水体下保安矿柱的开采.pdf

水 体 下 保 安 矿 柱 的 开 采 目前，苏联在地下开采中留下大量未开 采的表 内矿量 ，金属矿 为2 5 ％，钾盐矿达6 O ～7 o ， 堞 达3 o 。 水体下金曼筻床地下开 采实践的分析表 明，只有 使用充填采矿法或 留规则房 间矿柱和大尺寸顶柱的房柱采矿法 才能安全回采。由于 目前还没有计算水体下 保安矿柱的可靠方 法，苏 联某 矿9 O 米水 平 下的 急倾斜矿 体使 用房 式下 向充 填法进行开 采。 因此 ， 就 留下了7 0 9 0 米厚的 曝安矿柱。 河滩和河下保安矿柱范围内的结晶岩石 是花 岗岩 、片麻岩 以及台矿和无 矿 的 钠 长 岩，整个范围覆盖砂质牲土层。这种橙散覆 盖层在北部厚4 米、南 部达2 O 米。在松 散 层 下遍布风 化结晶岩 ， 其厚度 为2 ～2 O米， 从 北到南和从 东至西厚度 增大 。风 化带 的边界 线变 化大 ，在某些 地段 无风化带。 在矿床研究 区段 内有3 个有水文联 系 的 含水层。水流总方 向为从北至南，与河流流 向一致。河流 水对 1号和2 O 号矿体及其 上盘 岩 石 的影响 最严 重。这是因为河床北部的下 面 就 是矿体 ，4 9 线以南河床 下面是裂 隙强 烈 发育带中 的 1号矿 体的上盘。 在矿床 开采期 间 超过 1 O 年 ，用嗣后充 填的矿房 法 分段 平巷 法、横巷 法回 采 顺 利 ，劳 动生 产率高 ，采矿 成本 低，开采强度 大 。 这对于 开采水体下保安矿 柱是 非常 重要。 1 5 0 9 0 米水平及 其以下 ，矿房 垂 直 矿 体走向布置， 宽为1 5 米。 使用HT- 2 和I I K一 7 5 型凿岩 台车钻凿直径5 7 和6 5 毫米 的 深 孔 崩 矿。使 用HKp - 1 0 0 M型 潜孔钻机 钻 凿 直 径 8 5 毫米的平行下向深孔开掘切割槽。底部结 构有二次破碎水平，使 用nB r - I ． z ／ B ． 1 和 [ I B F- 1 ． 3 ／ 7 ． O 型振动出矿 机 将 矿 石 装 入 B I - “ 一 4 M型矿 车。 在保安矿柱下面开采的整个时期内，对 采 区上面的岩体进行 了综合观测。 使用手提 式仪器和地面 集中控制 遥 控 系统，用声测法对9 O 米水 平以上岩 体应力状 态进 行 了有效的监测和预铡 。声 测法观浏结 果的数学统计 法分析表 明， 一定的崩落概率 相应于不 同的岩体状态 。研 究的保安矿 柱处 于稳固状态 ，其崩 落概率 为0 ． 0 2 3 。 保安矿柱稳 固性间接评价 法阿理 论基 础 是河流的软水渗入巷道 ，会降低矿井水的矿 物浓度。根据地表水的渗透强度，可确定矿 柱的裂隙 发育程 度 。从1 9 6 9 年 至今的观铡表 明，与河下保安矿柱中无巷道存在曲1 9 6 9 年 比较，矿并水的矿物浓度没有下降，甚至还 有些升高，这就说 明采区上面岩体的状态没 有很大的 变化 。 1 5 0 9 0 米水平急倾斜矿体 采用从 分 段 平巷崩矿和胶 结充 填料充填采 空区的 房法 浩走 向分段连 续 回采，回 采工作进行 顺利。 根据 这种情况和综 合观测结 果可 研 究 河 下 9 0 6 0 米水平保安矿柱的 二期 开采j 可题。 6 O 米水 平以上的 曝安矿柱 由于靠近 地表 不 到4 5 米 ，而且 存在很大 的河 床 下 部 水 流，硬岩体 上部有 含水的橙散岩带，风 亿岩 层和梧散岩层底板标高变化不定，岩体裂隙 特别发育 ，所 以暂时不 能开采。 此外 ，上部矿 柱开采可能引起 围岩 移动 由拉 伸应 力引起 和增加矿 房上部矿柱的 支 承压力 压缩应力 。整个 已采区上面岩体的 稳 固性取 决于 这些岩石应 力和岩 石 的 变 形 值 。保安矿柱开采的特 点之一是下面 已被 开 采。因此，选择矿块的合理底部结构有一定 困难 。研 究表明，在类 似矿 山地质和 采矿技 术 条件 下，底部结 构可 多种多样，这就必需 预先进 行 分 类。 根据矿块腐部的岩体状态，底部结构可 维普资讯 大地压条件下开采厚矿体有前途的采矿方法 现今 大多数矿 山的开采深度都超 过 3 0 0 米 ，经常 出现动态地压 活动。为了保证 巷道 具有足够的稳定性，采取了各种局部措施， 如药壹 爆破 、下部部分先 采、在回 来和 运输 巷遭上面形成 “ 隔离层”等等 但是这些措 施不能全面考虑到不断变化的地 质 力 学 状 态 ． 也不 能完全满足高效率 回采 工艺 的要 求。 根据 对深部采矿问题的 长期研究 结果 提 出了在大地压 条件 下开采厚矿床的高效率采 矿法的基本科 学原 则1 沿厚矿体 上部接 触线形成切割 层起 卸压 带的作用， 婕大 部分 待 采矿体 从高应 力区解脱 出来 ，而后 回采工 作 线朝上水平崩落岩石下的应 力较 小 矿体 推进 }2 超前 掘进 采准巷遭，在应 力集 中 分为 9 0 米水 平以 上天然岩体中 的 底 部 结 构}9 0 米水平以下8 ～1 0 米巳采矿房充 填 体 中的底部结构。 天 然岩体 中的底 部结构，根据矿块 开采 顺序叉 可分 为两类矿石 底柱，这是下向 回 采时的底部结构，即先采矿房，然后开采占 矿 块总矿量1 5 3 0 的底 柱。 二 次 破 碎 水 ． 平，放矿和出矿巷道布置在9 0 米水平以上矿 体中 ，人工底柱，用于 上向 回采 中。首先 在 9 0 米水平 以上，例 如用胶结充填料形成底 部 ’ 绪构放矿 坡面 ，随后开 采矿房。 一 5 矿 块的 回采试 验证 明，因为 急 倾 斜矿体下部用矿房充填法采过，使用电耙道 矿石底部结构是不台适 的。底 柱巳不稳 固， 电耙横巷支 架遭 到破坏，底部结构的其他巷 道 也破坏严重。 这是 由于 1 5 0 9 0 米水 平 的 矿块上部有来充填的空洞及底柱被放矿巷道 破 坏的缘故 。 根据9 0 米水平 以上保安矿柱用不 同开采 方 案开采时的技术 经济 比较，建 议采用使用 自行式铲运机端部出矿的采矿方 法。 根据保证岩石暴露面稳固的条件，确定 了矿块参数j宽 9 ～1 O 米，高3 0 米 ，长 度 取 决于矿体的水平厚度。在这种情况下，顶柱 厚度按 下武确 定h ≥O ． 7 ran ，式中}h --基 岩顶柱高度 ，mn 一矿体 的水平厚度。 矿块按照每隔两个采一个的顺序闻隔开 S 采 。矿 块受 矿和 出矿 都在9 O 米 水 平 。 使 用 UL E- 2 型铲运机将矿块爆破的矿石运 至 从 1 5 0 米 水平用2 KB型天井钻机钻进的 直径 1 ． 8 米 的圆形 溜矿井。 使 用以 BK- 2 1 “ I 型凿岩 台车 襁Mn． Ⅱ H l 型铲运机为 主要设备 的整 套 自 行 式设备从斜 坡道掘进 分段 巷道。矿房使 用 nT一 3 6 型凿岩 机钻凿直径6 5 毫米 的上向扇形 深孔崩矿 。用平行 深孔向矿块边界 上的切割 天井连 续爆 破，从下向 上形 成切割槽。8 2 米 和7 眯 分段 的崩矿超前9 0 ～8 2 米 分段 1 5 2 0 米 。这便允许UL E一2 型铲 运机从 凿岩 出矿 巷道端部在横巷上部矿柱保护下出矿。随着 横巷上部矿柱的崩落，运出这些崩落矿石和 原来暂留在顶柱上的矿石。出完矿后，矿房 底板 上会 留下 一层 数量达1 3 1 6 崩落 的矿 石。分析表 明，矿石 损失对 采矿方 法工 人劳 动生产率 有一 定的影 响，而 且给生产造成重 大的 经济损失 。 为消除上述缺点 ， 在 最 后 阶 段 使 用 MII H一1 型遥控铲运机在空场内装矿。这 种工艺可使损失率降至6 ～8 。 用矿房充填 法从 下向上 开采急倾斜金属 矿体 时，最好使用铲运机进行端 部出矿，这 可使采准切 割工作量减 少2 l ～6 7 ％，劳动生 产 率增 加2 4 ‰还 可降低矿石损失率 。 r0 p 耳H盘 撒y pⅡa J I ， 1 9 8 9 ．9 ， 2 8 3 0 杨培 章湘 沅 维普资讯