三道莊鉬鎢礦1350復合空區處理技術研究

張五興，宋嘉棟，谷新建

(1.洛陽欒川鉬業集團股份有限公司， 河南欒川縣 471500;2.長沙礦山研究院， 湖南長沙410012;3.湖南科技大學能源與安全工程學院， 湖南湘潭市 411201)

三道莊鉬鎢礦1350復合空區處理技術研究

張五興1，宋嘉棟2，谷新建3

(1.洛陽欒川鉬業集團股份有限公司， 河南欒川縣 471500;2.長沙礦山研究院， 湖南長沙410012;3.湖南科技大學能源與安全工程學院， 湖南湘潭市 411201)

針對三道莊鉬鎢礦1350復合空區的特點，采用地表深孔一次爆破崩落的方法進行了處理，消除了地下采空區的安全隱患，獲得了滿意的采空區處理效果，為礦山露天開采安全生產提供了保障。這種處理方法具有效率高、作業安全、投入少的明顯優點，對國內同類型礦山采空區的處理具有參考意義。

復合空區;空區處理;深孔爆破

1 空區狀況

三道莊鉬鎢礦區揭露地層北部主要為透輝石石榴子石矽卡巖、南部為透輝石硅灰石角巖。礦體主要賦存在透輝石石榴子石矽卡巖和透輝石硅灰石角巖中，鉬平均品位0.114%。無巖漿巖出露。區內有4條破碎帶，巖層節理和層理不發育，南部破碎帶較寬，破碎帶巖層裂隙較多，f=10～15，區內節理裂隙發育，采場頂板容易冒頂垮落，在8采區6#與7#采場之間有破碎帶通過。

1350復合空區自上而下分為1370、1350、八采區空區、1340四層空區，面積共17263 m2，體積共205500 m3，采用高密度電法探測得到的1350復合空區參數見表1。該空區具有面積大、礦柱少、跨度大、高度高等特點，且空區之間復合重疊，甚至相互連通，空區形態極其復雜。

表1 空區參數

1370空區位于1373～1379 m標高之間，空區跨度16～19 m，高度5.5 m左右，最大高度6.2 m，為盲空區，面積約263 m2，空區頂板至臺階面的原巖層厚度大部分在12 m左右。1350空區位于1345～1366 m 標高之間，高度 6.5，10，14，17 m 不等，空區頂板距臺階面的厚度為25～35 m，頂板標高變化較大;空區內雖有4個較大礦柱支撐，但空區跨度相當大，跨度為40～60 m，空區頂板連續暴露面積大;空區分布范圍廣，空區分別與下部八采區空區、1340空區重疊復合，區內空區面積達10000 m2。八采區空區完全復合在1350空區下方，自東向西有1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#共 7 個采場，其中 1#、2#、3#采場為深孔采場，與 1350 空區相互采透;4#、5#、6#、7#采場為淺孔采場，空區高度相對較低，為13 m左右，與1350空區之間隔層原巖厚度為12 m左右，小于最小安全厚度。1340空區完全復合在1350空區下方，空區高8 m，跨度20 m，空區面積2000 m3。1350空區與1340空區之間隔層原巖厚度為8～10 m，小于最小安全厚度。

2 空區處理方案選擇

采空區處理方案的優劣直接影響到礦山開采的經濟效益和安全生產，而采空區處理方案的選擇又是非常復雜的。對于礦山采空區的處理，目前國內外主要采用封閉、崩落和充填法，或者將這3種方法相結合的“組合法”進行處理［1］。如何針對采空區的特點和條件，綜合考慮影響其處理方案決策的各種因素，并應用先進的手段和方法，從眾多方案中選擇在技術、經濟和安全可靠性等方面總體效果最佳的采空區處理方案，是多采空區礦山生產的重要環節［2］。

三道莊鉬鎢礦處理空區的目的是為了進行露天開采，采用封閉法和充填法進行采空區處理不能為露天開采創造有利條件，在經濟上、技術上、時間上都是有困難的。因此，封閉法、充填法及其組合法，都不能達到三道莊露天礦區開采的要求。井下工程和大多數采空區已經垮塌，大部分礦柱已嚴重破壞，人員和設備已無法再進入采空區，能夠進行井下崩落處理的采空區，又滿足不了露天礦安全生產的要求，所以不必再到井下進行空區處理［3］。根據上述的特點，對于三道莊鉬鎢礦1350復合空區可以采用深孔一次崩落和深孔分次崩落兩個方案法進行處理，2個方案的比較見表2。

表2 方案比較

由上述分析比較可以看出，深孔一次崩落法雖然工程量大，工人勞動強度大，施工組織困難，爆破后大塊率較高，但該法作業安全性好，成本低，能與生產有效結合，因此選擇采用深孔一次崩落法進行處理，即以露天礦臺階坡面和地下采空區作為爆破自由面，在露天礦臺階上向下鉆鑿深孔，爆破法一次崩落采空區頂板和采空區之間的間柱，消除地下采空區對露天開采帶來的安全隱患。該處理方法施工周期短，安全可靠，能有效治理三道莊鉬鎢礦1350復合空區的安全隱患，能保證人員、設備作業安全。

3 深孔一次崩落法處理空區方案

根據1350復合空區的分布形態、賦存情況，采用自拉槽深孔一次崩落法進行處理，如圖1所示，即將深孔布置于空區上方，以采空區上方中間位置的1～2個深孔為中心，采用孔內分段，以空區為自由面自下而上爆破，形成從采空區直通地表的自拉槽;周邊深孔以自拉槽為自由面側向爆破，一次將頂板崩落至采空區中，填實處理空區。鉆孔應穿透采空區頂板。當鉆孔遇到礦柱時，鉆孔應穿透礦柱和下層空區頂板。再遇到下層空區礦柱時，鉆孔超過下層空區頂板水平2～3 m即可。

圖1 自拉槽深孔一次崩落法鉆孔布置

孔網參數為7.0 m×5.0 m，三角型方式布孔?？拙酁?.0 m，排距為5.0 m。其中前排孔抵抗線控制在4.5～5.0 m，孔距加密到6.0～6.5 m。為進一步精確空區邊界及頂板厚度，確保穿孔質量，設計并實施48個探測孔，探測孔穿透空區，探不到空區時探測孔孔深為40.0 m。1350復合空區處理總面積19000 m2，共布置炮孔850個，總孔深25120 m。采用KY－250牙輪鉆機穿孔，炮孔直徑250 mm。

由于1350復合空區處理面積大，爆破縱深達180 m，后排爆破抵抗線大，夾制性大，為確保西南1350復合空區頂板能夠崩落，在1350復合空區中間大礦柱鉆鑿深孔，減小后排深孔孔底抵抗線，給西南面1350復合空區爆破創造自由面。爆破使用銨油炸藥，采用孔內連續裝藥。起爆藥為2#巖石炸藥，起爆藥量一般在總藥量的5%以上。采用山東澳瑞凱單孔起爆網絡，起爆點設置在前排中央孔附近，從中間成V型向兩邊傳爆?？刂婆挪捎秒p發導爆管雷管連接。

4 采空區處理效果

三道莊鉬鎢礦從2010年2月至2010年6月，對C區中部的1350復合空區進行了深孔一次崩落法處理，面積共17263 m2，體積共205500 m3，取得了較好的采空區處理效果，主要技術經濟指標見表3。

表3 主要技術經濟指標

5 結語

三道莊鉬鎢礦與有關科研院所合作，在充分分析研究空區狀況的基礎上，采用自拉槽深孔一次崩落法對1350復合空區進行了有效處理，處理空區面積達17263 m2，體積205500 m3，取得了比較滿意的處理效果。事實證明:在露天采場臺階鑿下向深孔，以臺階坡面和地下采空區為自由面，深孔一次崩落采空區頂板和采空區之間的間柱，是露天采場內實現空區處理的有效方法。該方法成本低、工藝簡單、效率高，作業環境好［5］。1350復合空區的有效處理為三道莊礦區的安全生產和均衡生產創造了條件。

［1］ 王春毅.露天中深孔爆破處理地下多層復合空區的實踐［J］.爆破，2008，25(3):36－38.

［2］ 劉敦文，古德生，徐國元.地下礦山采空區處理方法的評價與優選［J］.中國礦業，2004，13(8):52－55.

［3］ 張東方.露天空區處理工藝技術方法探索［J］.金屬礦山，2009，397(7):24－26.

［4］ 張東方.露天空區處理工藝技術方法探索［J］.金屬礦山，2009，397(7):24－26.

［5］ 秦豫輝，程秀升，李春曉，等.三道莊礦區不規則空區的處理［J］.礦業研究與開發，2004，24(1):27－29.

2011－03－08)

張五興(1964－)，男，河南伊川人，主要從事礦山生產技術管理工作。