开采沉陷中英文翻译

调查和鉴定在开阳磷矿的开采沉陷

摘要：在开阳磷矿过去的40年，大规模的持续的微弱的沉陷活动引起严重的环境和安全问题。这些问题包括开采沉陷、低回采率、太多的被压在支柱下的矿石、磷石膏的污染。开采沉陷可以分成四类:弯曲的地面及台阶面、地面裂缝和崩裂、散裂和崩塌、边坡滑移和隆起。主要的防治措施有：找到并且管理被遗弃的采空区，优化采矿方法(切割和填充的采矿方法),选择合适的回填材料,避免无序混乱的采矿作业和处理公路边坡的损害。这些调查和处理方法被认为能够有助于开阳磷矿矿石的安全开采和实现可持续发展。

关键词:开采沉陷地表裂缝安全开阳磷矿填充采矿法

1 引言

有用矿体被采出后，矿山的采空区岩石之间原有的应力平衡就会遭到破坏。当采空区的跨度达到足够长时，采空区顶板的岩石也会被向采空区挤压隆起，这种活动会把岩体移动和破坏向上传递，直到能够在地表观察到地面的移动。换句话说,地下开采可能造成地表塌陷、地裂缝、地面沉降，并且这些现象可能对建筑、公路、农田等造成危害。

开阳磷矿位于闻名中国西南大型磷矿沉积群。开阳磷矿矿石储量超过4.4千万吨,它属于其中一个最大的磷矿体。其于1958年正式建成并且投产运行。现在开阳磷矿基地在贵州省省级经济的发展中扮演着重要的角色。然而,开采沉陷问题严重的威胁地面建筑、公路和采矿活动本身的安全。因此，迫在眉睫的问题是解决矿山开采活动和周边公路等设施的安全问题，以保证矿山的可持续发展。本文在开阳磷矿开采沉陷进行了调查分析的基础上，将开采沉陷划分为四种类型.并针对性的提出开采沉陷的防制措施。

2 开阳磷矿现在面临的存在的问题

在开阳磷矿现在面临的四个问题中，开采沉陷是最为严重的。

（1）开采沉陷

开阳矿的矿体属于浅海沉积型磷矿。它是在山脉和山谷沉积10亿年的矿物，位于中国西南，属于云贵高原。此地的地表岩石主要是白云岩，磷矿的上层围岩是黄色的页岩，下层围岩是沙质页岩很硅质页岩。所有的岩层都被高度的风化，岩石的稳定性很弱。断层和裂缝在围岩中也大量的存在。全机械化和顶板自由跨落的采矿方法，在开阳磷矿已经运用了二十年。该采矿方法有许多优点,如高度机械化和高生产能力。然而，大面积的裂缝在在采空区地面产生，开采沉陷区域内

的建筑物、构筑物和高速公路受到极严重的安全威胁。

（2）低回采率的矿床

这种采矿法使得大量的矿石被压置在支柱下，回采率很低。据介绍,在永沙坝的回采率只有70%。永沙坝是开阳磷矿的主要下属矿山之一，它的地质条件复杂，在开采完后顶板自由跨落，回采率仅为50%，造成了矿物的大量浪费。

（3）太多的支柱压矿

两条公路下面的矿体的崩落角是700，运动角度是650。为了保护公路，安全柱子必须被保留。矿石在安全柱子下无法开采部分就是所谓的死矿。安全柱下面的矿体由两部分组成：一是根据崩落角的影响的封闭的储备；另一种是由于封闭的储备无法大规模开采的储量。被封闭的储量合计已经达到22.62万吨。这些被安全柱压置无法开采的大面积矿体，制约了矿山的生产能力和经济水平。

（4）磷石膏的污染

在开阳磷矿每年的矿物生产过程中都会产生5×106吨的过磷酸盐和其他工业

废弃物。并且在接下来的两三年内，磷石膏的产生会增加5-6倍。磷石膏的堆放会占用大量的耕地，并且将会有更大范围的地区会被污染，例如地下水的污染。

3 开采沉陷的特征

为了控制开采沉陷，对于矿体的物理力学性能测试将会在现场和实验室进行。对开采沉陷进行了研究并将其划分为四种类型。

3.1 地质描述的矿体和围岩

在开阳磷矿矿体和围岩的物理力学参数都列在表1。矿体和围岩的地质特征被描述如下。

（1）矿体

磷土岩是紧凑的块状和带状结构，它中间充满了裂缝和断纹。磷矿石下层中没有夹层，但是上层中偶尔会有。更为糟糕的是一层白云岩层存在于磷矿上层且达到0.02m。这个夹层会对采掘的稳定性产生不利影响，一旦其暴露于空气中，那么断裂和塌陷将有可能发生。该白云岩地层的存在使得工人和采掘设备的安全受到严重威胁。

（2）下层

石英岩是紧凑坚硬的岩层，它属于稳定岩层。但是它很容易被水和沙侵蚀。白云岩位于石英岩和磷矿体之间，它充满了裂缝和断纹。它很清晰的层理有0-0.8m 的厚度。一个位于下层的紫红色页岩中有一个开拓平巷。这个紫红色的页岩层充满了纹理，极易被水侵蚀，它的膨胀也会在采场产生很多的裂缝。

（3）上层

直接顶岩层偶尔是白云岩和磷矿石一起存在的，能达到0.3m的厚度。这个直接

顶是很容易被水侵蚀和膨胀的。裂缝和断纹很容易被局部的气候变化使得岩层膨胀引起。直接顶的不稳定使得工人很机械设备的的安全受到威胁，间接岩层是紧凑的半花岗岩和白云岩构成，属于稳定岩层。

3.2 开采沉陷的分类

分段露天采场的采矿方法,已被应用于开阳磷矿超过40年的时间。大面积的采空区被留在矿区。这些不能被回填的采空区引起的开采沉陷和地表移动可以分为四种类型：弯曲的地面及台阶面、地面裂缝和崩裂、散裂和崩塌、边坡滑移和隆起。

（1）弯曲的地面及台阶面

大面积的采空区引起地表以一个整体移动，然后就形成了弯曲的地面和台阶面。有时在这些下沉盆地会有一些积水。在这些的水平边缘，弯曲和下沉台阶才会被发现。不均匀的下沉是形成弯曲和台阶状地面的主要原因。因此，采空区应该得到有效的处理。

（2）地面裂缝和崩裂

地面裂缝在开阳磷矿很容易被发现。例如：很多70-200m长，5-50m深和2-5m

宽的裂缝在1995到1996年被发现。这些裂缝威胁着地表建筑物和铁路的安全。它们也改变了地下水的供水体系。在开阳矿区的塌陷洞中一般都有水。第四纪的硬质岩和松散岩不均匀的存在于地表。废弃的矿井可能会直接产生地表沉降和塌陷坑。

（3）散裂和崩塌

岩石边坡的分化和散裂形成了碎屑岩坡，岩石的碎裂是由于爆炸和振动引起。大规模的岩石碎裂称为岩石的散裂。重力、气候和采矿时形成碎裂岩的主要原因，当这些外部力量的强度超过岩石的剪切强度时，就会造成岩石的碎裂。岩石的碎裂和塌陷有可能毁坏建筑物和铁路等。

（4）边坡的滑移和隆起

岩石和土会沿着一个固定的结构面和夹层滑移和隆起。在第四纪松散的沉积土中不会存在可以作为滑移平面的结构。由于最大剪应力的原因，滑移面形成了一个圆弧。在岩块中存在一些弱夹层如接头盒断层，岩石和土壤就会沿着这些面滑动：一些滑移会超出预料，而一些滑移会持续很长时间。滑移是地质学灾害，它与开阳矿的采掘作业有关。在滑坡的底部会有磷灰石和矿体露出地面。当矿体被才走后，边坡没有了支撑力，滑移就会发生。

4 控制开采沉陷的措施

在经过对开阳开采沉陷区的彻底调查研究以后，数学模型被建立起来，控制矿区开采沉陷的措施也被提出：