岩金矿山采空区处理方法及效果分析

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  摘要:目前我国岩金矿山使用的采矿技术主要是以空场采矿法为主,其中以浅眼留矿采矿方法为代表。根据统计,采空区出现破坏性低压的时间通常是在对矿山进行规模开采后的15天左右,如果不对岩金矿采空区进行专门的安全处理,那么就会产生多种危害,不仅会影响矿区正常生产,还会造成人员伤亡,给矿区造成很大的经济损失,所以必须对采空区进行处理。通过实例介绍了岩金矿山采空区处理技术以及处理效果。
  关键词:岩金矿山;采空区;处理技术
  中途分类号】:TD853.391.2
  21世纪以来,我国黄金开采主要是以开采岩金为主,辅助以伴生金。开采岩金矿山的形式主要以地下开采为主要形式,露天开采相对较少。由于黄金属于贵金属,因此在对金矿进行开采的过程中,我国一直都倾向于利用充填采矿法进行开采,这种开采方法损失贫化指标都比较低。当前我国岩金矿山开采大多数使用的是空场采矿法,该法最具代表的是浅眼留矿法。如果不对岩金矿采空区进行专门的安全处理,那么就会产生多种危害,不仅会影响矿区正常生产,还会造成人员伤亡,给矿区造成很大的经济损失,采空区的生产安全处理成为矿区考虑的重点问题。
  1、岩金矿山的开采简介
  我国岩金矿山大部分都是中小型,每座所含有的金属储量不超过5吨。矿床主要是石英脉型,并兼有蚀变岩等类型。矿体形态主要以不规则脉状为主,以网脉状、扁豆状以及透镜状为辅;矿体的厚度非常薄,只有一小部分是中厚型矿体,并且矿体的连续性非常的差,且呈现不均匀分布。矿岩的稳固能力也比较差,因而在进行开采过程中会发生地表坍塌等危险情况。我国进行岩金矿开采的方法主要是以浅眼留矿的采矿方法为主,其使用率高达百分之五十。
  2、采空区的危害
  (1)地表塌陷。一些开采时间比较久的岩金矿区,由于开采对矿山的破坏程度比较大,采空区岩石出现上下盘移动而导致的地表塌陷。例如位于我国辽宁省的二道沟金矿,其已经开采结束的空区大约有六十万立方米。从08年下半年开始,该矿山的第21号脉出现了地表塌陷,形成了一个深0。5米,直径为6米的大坑。
  (2)巷道变形。通过对大量的已经回采结束的采空区的脉外运输巷道进行观察,发现在巷道的顶板和两帮都会出现大量的浮石,这些浮石呈现层叠状。有的地段,开裂程度非常严重,必须使用木排对其进行围护。在出矿巷道也经常会出现这种现象,但是没有那么严重。尤其是在老采空区,这种现象就更加严重。这是由于在进行矿体回采的过程中会对脉外运输巷道产生集中的应力,导致开裂现象的发生。
  (3)岩爆危害。由于岩金矿区开采主要是坚硬的石英脉、闪长岩或者花岗岩,因此有发生岩爆的特征,另外由于矿区应力的扩散,就十分容易产生岩爆。岩爆产生时首先会发出“啪、啪”的声音,基本不会出现石块弹射的现象。但是当回采工作不断加深时,就会出现频繁的岩石弹射现象,这种现象严重威胁着矿山的安全。
  (4)泥石流危害。当采空区出现表面塌陷以后,覆盖土以及其以下的被风化了的岩石就会顺着雨水被冲刷下来,形成泥石流,跌落到采空区中。这种情况会导致雨季将会出现大量的泥石跌入到矿井中,这是非常危险的,轻则造成矿区停采,重则造成人员伤亡。
  3、采空区的处理原则以及处理办法
  采空区以及矿柱回采通常要按照以下原则进行处理:一,合理性。针对不同的矿区的实际情况,一般可以选择多种处理方法,但是不管是哪种方法,必须要具备技术可行性和经济合理性;二,及时性。回采完矿房以后要及时回收矿壁,或者按照先回采矿柱,再回采矿房的顺序进行;三,统一性。对整个矿床中所包含的所有矿体进行統一分析,然后在确定空区处理和回采工艺。采空区的处理通常应该达到以下要求:一,方便使用,安全可靠;二,能够提高资源的回收率;三,采用的技术要合理经济;四,对矿山影响的时间比较短。
  采空区处理的方法有三大类:充填、支撑和崩落。具体包括以下几种方法:围岩自然崩落以后对采空区进行充填;利用矿石垫层将采空区和作业区隔离开;将围岩强制崩落,防止地表塌陷落入空区;实用化选矿尾砂、掘进产生的废石以及尾砂和胶结材料共同形成的复合材料等对采空区进行充填;保留永久矿柱,用以支撑空区;采用充填和矿柱支撑相联合的方法处理采空区;密闭或者疏通空区。
  4、局部空区处理方法
  岩金矿区按照矿床技术开采条件从而确定采矿方法。由于空场采矿法的工艺简单并且采矿能力相对较大,管理起来非常方便,并且开采成本低,因此这种采矿方法得到了普遍的应用。通过对几个岩金矿山进行调研后得到矿区对局部采空区的处理方法:
  (1)矿柱支撑采空区。例如在秦岭金矿金洞岔坑口的开采中,9号矿脉含有金石英脉,以上山为自由面向两侧矿体开帮,在开帮到一定的跨度以后,使用水泥砂浆砌筑费石垛。或者采取将品味低的原生矿柱永久保留,支撑采空区。
  (2)隔绝采空区。夹皮沟岩金矿区使用中深孔分段和浅眼留矿两证采矿方法对红旗坑中段进行开采。由于对矿柱回采后形成了大片的采空区,因此矿区工作人员从采矿场的最底部放出2.5g/t左右的残矿23万吨以后,使用品味不达标的废石将出矿口堵死,这样作业中段和采空区就被隔绝开来。经过隔离以后,大大提高了采矿的安全性,工人在作业过程中受到了保护。
  5、大规模采空区处理效果实例分析
  某岩金矿的矿体平均厚度是2.21米,主要是含金石英脉,矿体倾斜角度大约为76度,上下盘是辉绿岩和绿泥石绢云母片麻岩。岩体的稳固性比较差、围岩节理呈裂隙发育状态。矿区采用浅眼留矿采矿方法进行回采,采场约50米长,中段大约高50米。底柱高在5米到7米之间,不留顶柱。考虑到围岩较差的稳固性,因此决定采用脉外天井。在回采时,对矿体逐层加固,加固材料为水泥砂浆锚杆。由于空区开采规模非常大,并且采深也很大,因此应力非常集中,这导致了大面积的矿柱开裂,有小部分矿柱的片帮已经出现坍塌,还出现了轻微的弹射声。每年为控制工作地压所投入的资金高达数百万,这严重困扰了矿山的生产。
  根据矿区的实际条件,本着经济使用的原则,该矿区决定采用控制爆破技术沿矿体倾向局部切槽,修建松石坝进行隔离。经过准确的计算后得到,空区应力集中在856、956米水平附近产生拉应力,将此作为切槽放顶的最合理的位置。采用控制爆破局部切槽房顶技术对采空区进行封隔,这样避免了顶板对地压的冲击,也可以对采矿体的应力进行调整。沿着矿脉700米走向设置松石隔离坝,这样只需要耗用23万的施工费用,为矿区节省了大约650万的隔离支撑费用,并达到了良好的维护工作面的效果。另外,矿区还将整个矿床分为两大类,一类空区使用强制崩落围岩并对采空区充填,为了防止空气冲击对生产设施产生破坏,因此又进行了局部开天窗处理,并用混凝土进行密闭。二类空区采用不回收矿石顶底柱,并用尾砂进行充填直至接顶。经过这些采空区处理以后,对近半个月的生产实践进行观察研究,经过处理后的空区没有发生任何危害,处理效果非常好。
  参考文献:
  [1]邢万芳,郭树林,姚香.岩金矿山采空区处理技术探讨[J].有色矿冶,2007,23(6):82-83.
  [2]姚香.中国岩金矿山采空区处理技术综述(一)[J].现代矿业,2009,6(4):69-70.
  [3]姚香.中国岩金矿山采空区处理技术综述二)[J].现代矿业,2009,7(5):12-13.
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