娄台子铁矿娄台子二采区采空区处理研究

娄台子铁矿娄台子二采区采空区处理研究

摘要:娄台子铁矿二采区内223 m以上矿体已经回采完毕,为了充分回收地下铁矿资源,消除安全隐患,控制在大的暴露面积情况下可能的发生大规模冒落,同时为了使矿山深部矿体能按正常的顺序回采,稳定矿山的生产能力,需尽快进行223 m水平以上中段矿柱的回采和采空区的处理。根据设计要求,选择崩落围岩处理采空区方案,同时回收矿柱残矿。用从上至下的方法,先处理上部中段的采空区,再依次处理下部中段的采空区,在同一水平,先处理上盘矿体的采空区,再处理下盘矿体的采空区。经现场验证,此法处理效果显著。

关键词:采空区崩落围岩回收矿柱

1 矿山概况

娄台子二采区现有娄台子大竖井、北沟竖井、娄台子大斜井、宋铁柱竖井、娄台子1号盲竖井、娄台子2号盲竖井、北沟盲竖井、宋铁柱盲竖井共8条井,另外还有一个安全出口,共开拓9个中段,分别为410 m、370 m、320 m、275 m、223 m、175 m、125 m、75 m、25 m 水平,其中223 m水平以上矿房已经采完,矿柱和采空区还未处理;目前175 m中段采准工作已经结束,正在进行175 m回采工作,已经回采了3个矿房;125 m、75 m、25 m水平的开拓和采切工作正在进行。娄台子二采区西侧有国家沟村,在采空区处理塌陷范围之外,但有一处民房距塌落线较近,处理采空区时要对其加强监测,对其安全有威胁时,必须

搬迁;南侧有吴台子村,吴台子村距岩石移动界线400 m,采空区处理对其无影响;东侧有娄台子村,最近的民房距岩石移动界线14 m,采空区处理对其影响不大,但要对其加强监测,以确保安全。娄台子二采区西侧70 m即为娄台子一采区,采空区处理对其无影响。娄台子二采区距其它采区均在500 m以上,不会互相影响。

1.1 课题的提出及意义

娄台子铁矿二采区内223 m以上矿体已经回采完毕,随着深部中段采空区的形成和扩大,将会导致地压增加,威胁深部生产阶段的安全,是以后生产活动中发生大规模地压活动的隐患。同时,造成矿柱的变形和破坏,使得矿柱的回采更加困难,甚至不能回采,成为永久性损失。对于矿山生产能力来说,矿柱回采矿量占有一定的比例。如果矿柱存在时间过长,将会增加同时工作的阶段数,积压大量的矿量和设备,延长巷道和风、水、压气管道的维护时间和增加生产经营费用,并占有矿山一定得资金,在经济上造成损失。经估算,本次回采的矿柱矿量达112.12万t,及时回收这部分矿柱矿量对缓解矿山生产能力,延长矿山生产服务年限,延缓深部中段的采准、切割及回采具有实际意义。

1.2 设计的主要内容

依据矿山提供的矿房回采后的矿柱现状和地下采空区资料,确定223 m水平以上矿柱回采及采空区处理方案,估算采出的矿石量,确定矿柱回采及采空区处理工程量[1]。

2 采空区处理

2.1 处理方案选择

处理采空区常用的方法有:崩落围岩处理采空区、充填采空区、永久矿柱支撑采空区、隔绝密闭与疏通采空区,采用以上方法的联合方法处理采空区等五种[2]。

娄台子二采区地表允许陷落,因此本次选择崩落围岩处理采空区方案,同时回收矿柱残矿[3]。

根据矿山矿岩特征,以及所留矿柱和空区特征,工人不可能再在空区内进行采矿作业。矿柱回采的采准、切割工作均在顶柱上下盘的沿脉巷围岩内进行。穿孔在脉外凿岩硐室内进行,采用束状中深孔大量崩矿的采矿方法。矿山空区中段多,矿柱矿量大,采用一次性爆破很不现实,设计采用从上至下的方法,即先处理上部中段的采空区,再依次处理下部中段的采空区;在同一水平,先处理上盘矿体的采空区,再处理下盘矿体的采空区,矿体间距较小时,上下盘矿体同时处理;每次爆破1～2个矿房,间柱、顶柱、上盘围岩同时爆破,用分段导爆管控制起爆顺序,起爆顺序为间柱-顶柱-上盘围岩。崩落后视矿房底部是否安全,在确保安全的情况下可以从本中段出矿,否则需在下面的空区处理后从下部中段出矿[4]。

上盘围岩采用硐室爆破,与矿柱回采属同一次爆破,起爆顺序上在矿柱回采后。当崩落矿石从底部运出,其上盘爆破后的围岩随着矿石的运出开始下降,最终形成20～30 m缓冲垫层。硐室爆破最小抵抗线取5～6 m,硐室间距15 m。硐室规格1×1×1。

2.2 工程布置

在370 m、314 m、268 m水平掘上下盘沿脉巷道,在沿脉巷内每隔15 m掘凿岩硐室,规格3 m×3 m,向矿体方向凿束状中深孔。在上盘沿脉巷内每隔15 m掘采空区处理装药硐室,规格1 m×1 m。每个水平均设有入风巷(或天井)和回风天井,天井内设梯子间,兼作安全出口。保证每个水平均有两个以上安全出口。

矿柱回采与空区处理总采准工程量为10276 m/41473 m3,详见表1。

3 结语

崩落围岩处理采空区的目的是使围岩中的应变能得到释放,减小应力集中程度。矿房采完后,矿柱是应力集中的部位,设计采用从上至下的方法,并按分段导爆管控制起爆顺序,即为间柱-顶柱-上盘围岩的爆破顺序处理采空区,这样处理矿柱完全,且采准工程量相对较小,对

矿山来说,经济节省安全。

参考文献

[1]王青,史维祥.采矿学[M].北京:冶金工业出版社,2009.

[2]胡家国,马海涛.铁矿采空区处理方案研究[J].中国安全生产科学技术,2010.

[3]李纯青,姚香.采空区处理新技术的理论研究及应用实践[J].黄金,2004(1).

[4]张成良,侯克鹏,李克钢.硐室爆破法处理采空区的应用实践[J].工程爆破,2008,14(4).