一种浅层金矿采空区的治理方法

一种浅层金矿采空区的治理方法

摘要：采空区的存在时刻威胁着上面建筑群、道路交通的正常使用和安全，采空区的坍塌会对上部居民及周边环境带来严重影响。本文以辽宁丹东某金矿采空区为例，针对采空区所处地质特点及埋深条件，采用钻孔投料进行封堵再注浆强化的方法实现了采空区的治理。本治理方法具有操作简单、填充率高、可靠性高和施工周期短等优点，本方法的成功应用对其他类似工程具体借鉴意义。

关键词：金矿；采空区；注浆；钻孔投料

中图分类号：TD853 文献标识码：A

0 引言

我国地大物博，矿产丰富，有色矿产的开采利用为我国快速发展的重要保证，然而，矿产资源的过度开采却破坏了大片美好的自然环境，很多矿产资源趋于枯竭。有色矿产的开采留下很多地下采空区，由于这些采空区没有及时得到妥善可靠的回填治理，时常会在媒体新闻中听到关于采空区坍塌而给人民带重大灾难的报道。本文以辽宁省丹东市某金矿采空区为例，提出一种治理埋深较浅的金矿采空区的治理方法。

1 工程地质

1.1 地质构造

矿区位于中朝准地台（Ⅰ）胶辽台隆（Ⅱ）营口-宽甸台拱（Ⅲ）的北翼。矿区内构造不发育，断裂构造多为层间小断裂，规模小，一般宽1.00m～4.00m，总体产状与地层一致，局部有小角度切层，走向北东～南西，倾角<20°～25°，是矿体赋存的空间。区内褶皱构造为一个平缓的背斜，其轴向北东50°，背斜轴为硬碰硬桥组，两翼为盖县组地层，西翼地层倾向320°，东翼地层倾向140°，一般倾角<20°～25°。该背斜控制矿体的空间分布。

1.2 地层

矿区内出露地层为下元古界辽河群大石桥岩组（Pt1Ld）盖县岩组（Pt1Lgx）和新生界第四系。

（1）大石桥岩组

矿区内主要出露该岩组上部二段和三段。大石桥岩组二段（Pt1Ld2）：主要岩性为二云片岩，夹二长浅粒岩、含墨透闪大理岩以及方解大理岩等。大石桥岩组三段（Pt1Ld3）：主要岩石组合为白云石大理岩、透闪大理岩，夹透辉透闪大理岩。其上部与盖县岩组接触部位是区内金矿体的主要赋矿层位。

（2）盖县岩组（Pt1Lgx）

在矿区内分布较为广泛，岩石组合为含矽线二云片岩、二云片岩、黑去斜长变粒岩、黑云变粒岩夹大理岩透镜体。

（3）新生界第四系（Q）

在矿区内广泛分布，包括坡积物和冲洪积物。主要分布在矿区北部、南部，坡积物由砂质粘土、亚粘土和砂砾石组成，冲洪积物由粘质砂土与砂砾石互层。

1.3 工程地质条件

盖县岩组片岩：岩性有云母片岩、矽线石云母片岩夹透闪变粒岩。该层上部岩层在区内分布较广，层理不发育，岩石质量等级分类属岩体中等完整。其抗压强度为55.1MPa，φ值为18.3°，岩体质量系数为4.7，岩体整体结构质量等级为特好，岩石稳定性较好。但在断裂发育地段应注意采取防护措施。大石桥岩组大理岩：主要为白云石大理岩、透闪大理岩。其抗压强度52.2MPa，φ值为21.8°，岩体质量系数为12.5，岩体整体质量等级为特好。该岩性段岩体稳定性好，不会对开采活动造成不利影响。矿区工程地质勘探类型属二类，块岩类，岩性以结晶变质岩为主，块状结构，岩体稳定性较好，属于简单型。但对于局部构造发育地段，应做重点调查，并做相应的安全保护措施。

2 塌陷坑治理方案

2.1 坍塌采空区现况及周边环境（图1和图2）

杨树金矿采空区分别于2015年4月26日晚和2015年5月2日发生了两次坍塌，依据现场工程测量成果，坍塌及地面出现裂缝的区域面积约为2970m2。塌陷坑最大坍塌落距

约9m，发生在塌陷坑的南侧。采空区的顶板距离地表35m～40m，现已塌陷的采空区是多年前采矿所留下的采空区的一

部分，通往塌陷采空区的巷道分支已被封闭，从现存未坍塌的巷道分支内可以观察到部分塌陷体也塌落至采空区底面。受采矿时留下的矿柱影响，部分塌陷体未塌陷至采空区底面，顶板、矿柱和底板之间还存在较大采空区空间，形成不完全塌陷区。塌陷区塌落体现状示意如图3所示。

2.2 塌陷坑治理方案

未完全塌陷区可能再次发生坍塌，因此采用充填的方法以防止塌陷体继续塌落。未完全坍塌采空区的充填首先进行钻孔充填碎（卵）石再进行注浆。

（1）在未完全塌陷区上面布置填料注浆孔，孔距根据

采空区顶板与底板的距离确定，按采空区平均高度6m，不

考虑石子自由落体速度因素，碎（卵）石自然堆积坡度45°进行计算，钻孔水平间距为5m。

（2）采空区填充采用20mm～40mm碎（卵）石，填充碎（卵）石时应注意保护孔壁安全，速度不应过快，防止填充孔被卡死。采空区碎（卵）石填充率≥0.8。

（3）注浆管采用DN40铁管，管一端1m长度范围内打孔，孔径10mm，孔间距20mm，制作成花管。

（4）注浆浆体配合比，水泥∶粉煤灰∶水=1∶1∶1～1.5，水泥采用P?O42.5级普通硅酸盐水泥。

（5）注浆压力控制在0.7MPa～2MPa，注浆流量大于20L/min时应适当添加早强剂。

（6）注浆压力会逐渐升高，当注浆压力达到1.5MPa左右，保压持续10min后可终止注浆孔，首次注浆24h后应二次补浆。

未完全坍塌采空面积均较小，以采空区形成的自然边界为界进行区内充填注浆。注浆过程中，应视察邻近巷道情况，如有浆液从周边岩缝流入到巷道，应调整注浆压力、浆液配比，根据现场实验添加早强剂或速凝剂，并进行不同时间分阶段多次注浆。

结语

本文所用的浅层金矿采空区塌陷坑周边环境相对简单，对于塌陷坑的治理本着低施工成本、施工工艺简单、能就地取材的原则进行，塌陷坑的治理满足了塌陷区治理范围内不再发生严重二次坍塌；恢复塌陷区范围内土地的使用功能的要求。经过半年时间的观察，地表没有发生再次沉降，治理方法有效。

参考文献

[1]山西省交通厅.调整公路采空区（孔洞）勘察设计与施工治理手册[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2] JTG/TD31-03-2011，采空区公路设计与施工技术细则[S].