北洺河铁矿资源防盗采技术措施研究.pdf

现代矿业 MODERNMPNPNG 总第62期 2020年8月第8期 Ser ia l No . 22 Au g u st . 0020 北洛河铁矿资源防盗采技术措施研究* 汪光德1崔杰1阚景文2王荣军1周超群5 （1.五矿邯邢矿业有限公司北河铁矿;2.五矿矿业控股有限公司） 摘要摘要为应对北河铁矿周边民营矿山的越层越界盗采行为，提出了采空区隔离带、微震监测 系统、地震波超前预报探测结合长短探以及加强与政府沟通报告等措施,发现了该矿周边民营矿山越 层越界的盗采工程，保护了矿产资源，对于其他矿山防盗采工作具有一定的参考价值。 关键词 关键词 防盗采措施 采空区隔离带 微震监测系统 地震波超前预报探测法 DOP12. 3969/C Osn . 274-6282. 0222. 28.039 矿产资源是矿山企业生存和发展的基础。近年 来，我国经济一直快速发展，矿产资源市场价格不断 上扬。同时，国家对矿产资源的管理越来越严，采矿 权出让金、矿山生态环境备用金也越来越高，增加了 矿山的开采成本。不少民营矿山在利益的诱惑下，加 大了开采规模越层越界盗采周边大型矿山的矿产资 源⑴。越层越界开采造成了国有资产流失，扰乱了 矿山企业的正常采掘活动，给企业生产带来了突水、 中毒窒息、泥石流、空区塌冒等安全隐患⑵。近年来 北洛河铁矿在生产过程中，陆续在井下监听到不明炮 声及异常出水情况，这些现象表明已有民营小矿点对 该矿实施了越层越界盗采活动。如何防范周边小矿 点越层越界盗采行为,消除民营矿山因越层越界开采 对北洛河铁矿造成的安全隐患,是该矿目前亟需探索 的问题。对此，该矿针对资源防盗采现状，制定了一 系列防盗采技术措施。 1北河铁矿资源防盗采现状 北洛河铁矿是国内知名矿山，中段高度为72 m,属于高阶段开采;运输水平位于-239 m水平，采 用大间距高效率的无底柱采矿方法;分段高度2 m, 进路间距2 m,崩矿步距1.6-3.6m;中深孔凿岩采 用Simb a -1354凿岩台车，钻孔直径86 mm,边孔角 57。；出矿采用斗容2.0 m5的电动铲运机。现主要采 掘活动集中在-22, -25, -200, -22 m水平。 北洛河铁矿周边存在多家私营矿山企业，已知的 北部私营矿山2座，西部1座，南部2座，这些私营矿 山距离北洛河铁矿矿体最近距离约139 m,最远距离 约2 k mo其中，北部及西部3座私营矿山距离北洛 河矿界最近，甚至其中1座竖井中心坐标距北洛河铁 “十三五”国家重点研发计划项目（编号2916YFC0821702）。 汪光德（1977），男，高级工程师,256362河北省武安市上团城 乡。 矿主矿体的最近水平距离仅235 m。 2017年以来，北洛河铁矿井下作业人员多次发 现异常情况,主要是-22 m水平变电所值班人员及 -25 m水平掘进工作人员频繁听到异常不明炮声 （非北洛河铁矿正常采掘作业的炮声）。此外，在 2017年4月-117 m水平17穿脉异常涌水突然增 加,并保持时大时小的涌水变化特征。由上述情况初 步推断，周边民营矿山对北洛河铁矿已存在越层越界 盗采行为,为保护矿产资源,防止资源因越层越界盗 采造成的损失以及可能带来的一系列安全隐患，必须 采取有效手段进行防范和阻止。 2防盗采技术措施研究 23迅速形成采空区隔离带迅速形成采空区隔离带 根据北洛河铁矿矿体由上盘向下盘退采的特点, 提出了采空区隔离带的一次性阻止盗采行为的技术 措施。目前，该矿-177 m水平以上矿体北部已经形 成采空区，与周边矿脉已形成采空区隔离带，不存在 盗采可能。但-22 m水平以下到-239 m水平之 间,在垂直60 m高度范围内的矿体未开始回采，被北 部私营矿山盗采破坏的可能性极大。因此通过调整 生产计划及开采顺序，从2217年5月份开始，以最快 速度形成-25,-202,-22 m水平北部切巷，且进 路退采至少20 m距离,在每个回采水平矿体北部边 界提前形成采空区隔离带，切断小矿点从北部进入主 矿体的可能盗采通道，从而防止临近矿点的越层越界 盗采活动，如图1所示。 具体实施流程从-25 m水平开始，加快-220 m和-22 m水平采准工程速度,尽快贯通主线,以 最快速度将3个水平北侧形成至少22 m宽的采空 区。由于各水平存在压制关系，只能由上向下逐层退 采。目前，-170 m水平对-25 m水平存在采矿压 制关系，因此，一方面需要保证上水平涉及矿量的释 120 汪光德 崔 杰等北河铁矿资源防盗采技术措施研究2220年8月第8期 放,避免压制，另一方面根据新水平形成时间尽快进 入回采阶段。在保证生产顺畅和产量的情况下，编制 了 3 a生产衔接计划。根据计划编排结果，合理安排 采掘,使其尽快形成自上而下的采空区隔离带。 2・ ・2建立微震监测系统建立微震监测系统 为应对周边民营矿山的越层越界盗采行为，北洛 河铁矿建立了井下资源防盗采高精度智能微震监测 系统,该系统可对传感器阵列范围内的爆破事件进行 24 h不间断监测,实现了数据实时自动采集、自动分 析、自动定位，能获取爆破全过程的信息、特征和规 律,为监测范围内是否出现异常采掘活动提供依据。 微震系统采集爆破事件的原理是利用传感器采 集爆破时岩石裂纹萌生、扩展、滑移过程中内部积聚 的能量以应力波的形式释放而产生的震动信号，记录 微震波形变化的过程与规律，通过分析微震波信息获 得岩体因爆破破坏的时间、位置、破坏的尺寸、能量大 小及非线性变形的演化规律等数据，从而判断、评估 监测范围内的爆破事件,判定爆破事件发生的时间和 位置⑶。 该监测系统于2218年9月底安装调试完成，经 过1 a多运行，基本达到预期效果。对监测数据进行 分析和处理，能够获得异常爆破的时间和地点，空间 定位精度达到7 m。 对异常爆破信号进行聚类分析，可将北洛河铁矿 采集的异常爆破信号划分为3个可疑的异常采掘活 动区域，如图2和图3所示。一是- 200 m水平3米 场以北区域，二是- 200水平6、7米场区域，三是 -135 m水平70溜井附近区域。根据可疑的异常采 掘活动区域和北洛河铁矿现场情况，分别在-220 m 水平3、6、7采场区域制定并实施了 TRT探测方 案；同时针对- 185 m水平60溜井上下贯通的特性, 对-185 m水平60溜井加强了日常巡查，并安装了 视频监控及有毒有害气体监测设备,便于更全面地掌 握该区域的异常情况。 2.3地震波超前预报探测地震波超前预报探测 TRT与长短探结合法与长短探结合法 地震波超前预报探测法TRT具有操作简便、 成本低和采集信息全面、直观的技术特点。针 图2微震监测系统监测的异常采掘区域 图3微震异常爆破信号水平投影分布密度云图 对可疑的异常采掘活动区域，采用TRT方法进行探 测,如果探测结果显示异常再采取长短探方式进行验 证,最后通过掘进巷道揭露盗采工程,并采取封堵或 破坏等安全防范措施，阻止进一步盗采。北洛河铁矿 根据统计的异常炮声信息，结合微震监测系统监测的 异常爆破信号和采场生产衔接情况，优先确定了在 -220 m水平2-00进路与-215 m水平1204进路进 行 TRT 探测。 探测结果表明-200 m水平2-00进路掌子面前 方25〜68 m区段存在3个异常，主要是破碎岩体及 节理裂隙发育情况，掘进过程中需要做好安全措施; -215 m水平1204进路掌子面前方7〜34 m及45 〜66 m存在2个明显异常，为裂隙面或破碎带引起, 建议进行钻探验证。 除此之外，依据微震系统监测结果，在-220 m 水平北部、东部,-215 m水平北部、东部区域也存在 异常采掘活动，因此针对性制定了下一步TRT探测 部位，如-220 m 水平 70、、0、20、201、6-28与 602进路以及-215 m水平7切巷、5、6、7、17联 巷与东部外联巷，并将陆续实施。一旦发现异常，应 及时采用钻探、施工井巷等措施进行验证。 2.3建立井下信息收集机制及激励机制建立井下信息收集机制及激励机制 为了及时有效地发现盗采情况，需要集合所有井 下信息进行分析判断，因此建立了井下异常信息收集 机制。职工在井下发现以下信息时需及时向矿山调 度室汇报，并由相关部门进行统计。 1 井下所有作业单位爆破信息包括地点、时 间汇报存档。 2 井下作业过程中发现的异常出水、异常地 压、围岩异常变化等情况。 3 井下作业过程中发现的不明空区情况。 1 2 1 总第66期现代矿业2020年8月第8期 4 井下作业过程中听到的异常炮声区域及时 间。 5 其他异常信息。 2.5积极与政府部门进行沟通报告积极与政府部门进行沟通报告 国家严令禁止越界盗采行为，因此发现盗采迹象 时，最有效、最可靠的办法是向政府部门报告。针对 矿山出现的异常情况及时与政府相关部门沟通报告, 依靠政府力量制止民采矿山的盗采行为，同时给存在 盗采思想的民采矿井以震摄。若发现盗采工程，确定 盗采行为,应立即向当地公安机关报案，收集证据，保 护现场，并积极配合公安机关到现场进行勘察取证, 打击盗采行为，保护矿产资源不被进一步破坏。 3防盗采监测结果 2015年10月，北河铁矿-120 m水平东部采 场出现出水异常掌子面底板出水时而清澈时而浑 浊，结合异常微震信号可疑区域情况，决定拆除 -120 m水平至-155 m水平斜坡道封堵墙查明原 因，拆除后发现封堵墙后被渣石填满,且巷道顶板存 在明显爆破作业痕迹,清除积渣后，于-64 m水平 至-155 m水平斜坡道中部发现盗采工程，包括盗采 巷道133 m,盲竖井1条。为了进一步查明盗采工 程,2015年6月，北河铁矿施工了一人行斜井，贯 通后在-60 m水平、-125 m水平再次发现盗采工 程及大量盗采设备,包括盗采工程204 m,盲竖井2 条,盗采设备有小型电铲、三轮车、空压机、变压器等。 盗采工程分布如图4和图5所示。 图4 -170- -155 m水平东部斜坡道盗采工程 实线一北河铁矿巷道；虚线一盗采巷道 北河铁矿在揭露盗采工程后,积极与政府部门 报告沟通,现已通过政府对涉嫌盗采的民营矿山实施 了停产停电等措施,将因周边小矿点越层越界盗采后 与其井巷相互贯通工程列为重大安全生产事故隐患, 上报五矿矿业挂牌督办,并积极落实各项整治措施。 图5 -125 m水平盗采工程 实线一北河铁矿巷道；虚线一盗采巷道 4结论 1 通过调整生产计划衔接,在矿体周边提前形 成采空区隔离带，可以有效防止盗采行为，但时间跨 度大,工程需提前投入,增加了矿山前期投资 2 为应对周边民营矿山的越层越界盗采行为, 北河铁矿建立了井下资源防盗采高精度智能微震 监测系统，根据该系统判定了 3处可疑的异常采掘活 动区域。 3 地震波超前预报探测TRT与长短探相结 合的方式可以对可疑区域进行有效探测，并进行验 证，对于盗采空区或其他异常能及时发现并采取措 施，可有效保证井下作业安全 4 积极与政府相关部门沟通报告井下异常情 况,有效利用法律武器来制止盗采行为,防止资源被 进一步盗米。 5 通过现场异常水文地质特征和炮声情况,并 结合微震监测结果可有效发现民营矿山侵入北河 铁矿的盗米工程 参考文献 []周英忠浅析矿山开采中的越界问题与对策[].浙江国土资 源,20129 44-46. [2] 黄鑫，陈双兰.矿山越界开采原因分析及对策探讨---以钟 山乡为例[J]j浙江国土资源,20099 39-41. []蔡 静矿山采空区监测中微震技术的应用[]世界有色金 属,201419 242-243. [4]孙天学，陈遵义,郝进喜，等.TRT地质超前预报技术在矿山中的 应用探讨[J]j地质与资源,2015,203 238-242. []高峰，周科平，周炳仁，等基于TRT技术的矿山井下地质超 前预报[J]j中国安全科学学报,2014,244 80-85. []秦宏楠，张法胜，窦梅林，等 TRT技术在采矿工程中的应用 [J]j中国安全生产科学技术,2013,911 78-82. 收稿日期2020-2 960 102