空区处理.doc

目 录 1总论1 1.1交通位置1 1.2 矿山开采现状2 1.3设计主要内容及原则3 1.4采空区处理方案4 2地质5 2.1矿区自然地理概述5 2.2矿区地质概述5 2.3矿床地质特征5 2.4矿区水文地质条件6 2.5矿床开采技术条件6 3采空区处理的必要性8 3.1采空区处理的必要性8 3.2空区处理原则8 4采空区处理方法9 4.1采空区处理范围9 4.2采空区处理方法9 4.3采空区处理措施10 4.4空区处理的安全注意事项10 5采空区处理方案11 5.1封闭空区方案11 5.2空区充填方案11 6存在的主要问题及建议14 附件 （1）迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区采矿许可证； （2）迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区空区处理委托书。 附图 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区地形地质、井上下对照图LGZ-62-1； 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区141m水平平面布置图LGZ-62-2； 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区空区处理纵投影图LGZ-62-3 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区空区充填示意图LGZ-62-4 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区空区充填工艺示意图LGZ-62-5 14 1总论 1.1交通位置 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区位于迁西县滦阳镇，矿山有乡村公路与干线公路相连，交通方便。 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区开采权范围隶属于迁西县滦阳福珍全铁选厂，行政区划属迁西县滦阳镇。 迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿采矿证矿区范围拐点坐标 点号 X Y 1， 4471250.00 39607000.00 2， 4471350.00 39607000.00 3， 4472000.00 39608100.00 4， 4472000.00 39609650.00 5， 4471850.00 39609650.00 6， 4471650.00 39608450.00 7， 4471350.00 39608450.00 8， 4471250.00 39607800.00 9， 4471400.00 39607750.00 10， 4471350.00 39607400.00 11， 4471250.00 39607400.00 12， 4471025.00 39607500.00 13， 4471150.00 39608625.00 14， 4471375.00 39608575.00 15， 4471750.00 39609575.00 16， 4471400.00 39609575.00 17， 4470250.00 39608000.00 18， 4470600.00 39607325.00 标高从290m至0m。 本次设计的滦阳二采区铁矿胡国梁采区范围拐点坐标为 点号 X Y 1， 4471794.00 39608532.00 2， 4471710.00 39608532.00 3， 4471736.00 39608793.00 4， 4471810.00 39608777.00 标高140m至160m 该设计拐点坐标范围在采矿证111拐点坐标范围内。 1.2 矿山开采现状 矿山开采史该矿于上世纪90年代末由原业主打井探矿，由于资金短缺，原业主于2001年9月转让给现业主。由于铁矿石价格低，其间几次停产。近年，随着铁矿石价格的不断上涨，该矿又恢复了生产。 矿山周边情况该矿周围除有高压线塔外无居民区、公路、铁路、通讯设施等，也无河流、水库，无其他相邻矿山。 该矿山在矿体出露地表采矿，风井东部形成一个长17m，宽12m，深3～6的开口式小采坑。井下已开采两个水平，在140m水平掘进180m巷道，其中已回采60m,采高7-8m,采宽2-3m。有40m在高压线塔保安矿柱范围内。在160m水平掘进160m，未回采。 矿山现有开拓系统矿山现有1个竖井，1个斜井，主井井筒中心坐标x4471775，y39608759，井口标高182m，直径为2.5m，井深47m。提升设备为JT750型卷扬机配箕斗提升，井架高9m，天轮直径为0.8m，井筒外扩梯子间。风井为斜井，井筒中心坐标x4471760，y39608559，井口标高167m，筒长30m。 两个中段开采，即为140m和160m两个水平。均与主井和风井贯通，开拓系统已形成。 采矿方法矿山原为巷道式采矿法。 提升、运输系统主井提升井为箕斗井，提升设备为JT750型单筒绞车。井下采用无轨运输方式。 通风系统主井为回风井，风井为进风。主井原设有9-19-5型风机形成抽出式通风系统。开采设计中设计风机为K40-6NO.11。 供水系统该矿主井井口设有蓄水池，由井下排出的坑内水进入蓄水池，由蓄水池接供水管路经竖井到作业面，供凿岩和降尘用水。 排水系统矿山现有1台水泵，型号为WQK12-60/2-7.5。设计水泵为65D8-6型水泵3台。 压气系统矿山现有1台2V-3.5/5型空压机。设计空压机为2V-3.5/5，共3台。 供电系统一路电源来自滦阳镇11万V变电站10KV母线地面配有SL7-80/10变压器，另一路来自备用的SCT-20kw型号的柴油机发电机组。 信号、通讯系统设计中矿山设有可靠的信号、通讯设施。 1.3设计主要内容及原则 1.3.1设计内容 为进一步规范矿山开采顺序，深化矿山安全整治效果，消除上部空区对下部矿体回采、保护矿柱及稳定矿山生产能力的影响，受迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿胡国梁采区委托，对该矿141m水平空区处理进行方案设计。 设计主要内容确定141m水平采空区处理方案。 1.3.2设计原则 坚持在保护中开发，在开发中保护的原则，切实充分利用本矿资源，贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针，合理布置井巷工程，选择采矿工艺及设备，节约投资。在保证安全的前提下，使设计在各个生产系统趋于合理并具有可操作性，为下一阶段设计提供依据。 1.3.3设计依据基础资料 （1）矿山提供的2005年6月迁西县滦阳福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿动态监测。 （2）迁西县福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿采矿许可证，属于联营企业，生产规模1.5万/a，证号1300000320350。 （3）迁西县福珍全铁选厂滦阳二采区铁矿营业执照，负责人刘文珍，经营场所迁西县滦阳镇滦阳村，注册号1302272600021。 （4）迁西福珍全矿业有限公司测绘处2006年11月提供的采空区实测图，共3张。 （5）空区处理方案设计委托书。 1.4采空区处理方案 根据矿岩条件及该矿提供的空区实测图，141m水平向东沿脉开拓约180m，已回采60米左右，采高7～8m；在160m水平的保安矿柱范围内未进行回采，对地表高压线塔没有影响，所以只对141m水平空区进行处理。 位置 长（m） 宽（m） 高（m） 暴露面积（m2） 体积m3 备注 处理方法 141水平上部 60 2-3 7-8 120-180 840-1440 充填 采空区处理采用封堵和充填处理方案。采空区处理主要工程包括141m水平滤水墙及高压线塔保安矿柱内空区充填工程。保安矿柱范围内的空区需充填，其他部分空区封闭处理即可，充填空区体积约750m3。 2地质 2.1矿区自然地理概述 矿区地处燕山山脉东段，地形属低山丘陵区，地势平缓。从环境质量现状看，区内除铁矿外，尚无其它工业污染，耕地较少，环境质量较好。 本区气候属温带大陆性气候，夏季最高气温38.6℃，冬季最低气温-24.5℃，年平均气温10.1℃。降水多集中在7、8月份，封冻期从11月到翌年3月，冻结深度1.0m左右。 2.2矿区地质概述 矿区所处大地构造为燕山台褶带，马兰峪大背斜中部。矿区外围地层以太古界迁西群上川组（ArCl）,太平寨组（ArS）的变质岩系为主。 矿区地层为太古界迁西群上川组一段（ArCl）, 岩性主要为黑云角闪斜长角闪片麻岩、黑云角辉石、斜长片麻岩夹磁铁石英岩，具有较强的混合岩化。该地层为本区的含铁层。 区内构造简单，地层主要为单斜构造，片麻理走向30～ 40，南东倾斜，倾角55～ 80，局部有轻微弯曲。 2.3矿床地质特征 2.3.1矿体规模、形态及产状 矿区为太古界迁西群（ArCl）混合岩化黑云角闪斜长角闪片麻岩中，属沉积变质型铁矿。矿体规模、产状及形态严格受地层所控制，矿体呈层状或透镜状产出，矿体大部分出露地表，局部为隐状矿体。矿体厚一般3m，最大厚3-5m。矿体走向近东西，倾向北西或东南，倾角一般在45-75局部倾角近于直立，因受构造影响部分矿区矿体产状变化较大。矿体延深一般在40m-60m，最大延深80m-100m左右，厚度一般不稳定。 设计开采对象为位于胡国梁采区的矿体。厚度2.5m左右，矿体走向近东西，倾向北，倾角75，矿石地质品位约35。 2.3.2矿石类型及物质成分、结构构造 矿石类型为磁铁矿石英岩。矿石呈灰-灰黑色，中细粒结构。条带状、块状构造。主要矿石矿物为磁铁矿，脉石矿物主要为石英、透辉石、透闪石等。 矿石化学成份根据地质资料提供的情况，矿石TFe品位较高，矿石属易磨、易选矿石。 2.4矿区水文地质条件 矿区未做专门水文工作，参照相邻矿区参数，该矿区属温带大陆性气候，冬春干燥少雨，年降水量主要集中在78月份，矿区地处山丘丘陵地带，矿体多分布在当地最低侵蚀基准面以上，自然排泄条件较好，含水层主要为地表潜水或大气降水，坑内涌水主要为地表潜水及雨季大气降水通过基岩裂隙补给，矿床水文地质条件简单。 矿区主要蓄水构造为风化裂隙含水带和构造裂隙含水带。风化裂隙含水带由各类片麻岩风化形成，构造裂隙含水带主要由断层及片麻岩与各类岩体接触形成的裂隙组成。 矿区内断裂构造不发育，未来坑内涌水量主要来自大气降水和基岩裂隙水，水文地质条件属简单类型。 矿山现有的水文地质资料不详，为矿山安全生产，正常涌水量按240m3/d设计计算。 2.5矿床开采技术条件 鉴于地质资料中未提供工程地质情况，参照相邻矿山实际工程地质条件，矿体为磁铁石英岩，普氏硬度为f 10～12，松散系数1.5，矿体顶、底板围岩为片麻岩类，断裂构造不发育，节理、裂隙影响不大。地表允许崩落，矿石无自然性和结块性，岩石稳固性较好。矿区围岩体重2.7t/m3。 3采空区处理的必要性 3.1采空区处理的必要性 根据矿山空区现状，矿山空区主要分布在141m水平。在空区拐角及矿柱或岩柱处，均存在应力集中现象，这会引起岩体的剪切破坏，一旦发生大规模的冒落，将会形成大的地压活动，对矿山造成灾难性的事故，是重大的危险因素。 随着矿山开采深度的增加，空区体积不断增大，受力随之增大，当应力集中到空区某一处超过岩石的强度时，也可能引起大规模的地压活动。由于矿山采用空场法回采矿石，人员在空场下作业，部分运输在地表空区上方通过，冒落隐患大，控制困难，危险程度加大。因此空区处理必须加紧进行，以确保矿山安全生产。 该矿区上部有高压线塔，标高为216m，设计中留有保安矿柱。141m水平的巷道样采空区有40m左右在保安矿柱范围内，空区宽2-3m，高7-8m，空区距高压线塔间的岩层厚度为68m左右，为确保高压线塔的安全，保安矿柱范围内的空区有必要进行充填。 3.2空区处理原则 根据空区处理相关规定，结合矿山实际情况，编制安全可靠、技术可行、经济合理的采空区处理方案。在设计中，对井下主要采空区采取“以充填为主，充封结合”的指导思想，进行空区处理。 4采空区处理方法 4.1采空区处理范围 此次空区处理范围是在该矿采矿证范围内，141m水平的空区。 4.2采空区处理方法 采空区处理是采用空场法采矿的一项重要内容，其实质是缓解岩体应力集中的程度，转移应力集中的部位，或使应力达到新的相对平衡，以达到控制和管理全矿的地压，保证矿山安全生产的目的。 目前空区处理方法从形式上可以概括为“崩”、“充”、“封”。 1. 崩落围岩 其实质用崩落围岩充填空区，或形成岩石保护垫层，防止上部大量岩石突然冒落时，防止或减少机械冲击和空气冲击波的危害，另外可以缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 2. 充填空区 依靠充填体支撑围岩，减缓岩石移动速度，保持其相对稳定。 3. 封闭空区 对于小而孤立的空区或地表上部允许陷落，对井下开采没大的影响，其矿石和围岩均稳固，可以封闭处理，这是一种最经济又简便的空区处理方法。 从空区处理的实质上看，主要手段是对围岩支撑和崩落，大量的空区处理方法是崩落与充填，而封闭空区只是界于两者之间的处理方法。 多数矿山实践证明，封闭空区与围岩自然崩落均是十分经济的空区处理方法，应在条件允许的情况下尽量使用。 4.3采空区处理措施 根据该矿开采现状，结合矿山目前处理能力，采空区处理的主要措施如下 1. 封闭 胡国梁采区采空区层数仅＋141m水平一层，在处理空区前首先对空区的联络巷道及井下各通道构筑坚固的隔离墙，将空区隔离，防止冲击波危害。 2. 充填 根据矿山开采现状，由于近年来开采不合理，高压线塔保安矿柱范围内存有空区，为保证高压线塔的安全，高压线塔保安矿柱范围内空区必须进行充填处理。 4.4空区处理的安全注意事项 （1）空区处理前应进行空区状况的详细调查，并编制空区处理方案及施工措施。 （2）空区处理过程中对所需施工的相关工程一定要严格按作业规程、操作规程和安全规程的要求进行施工，杜绝事故发生。 （3）对于地表可能发生塌陷部位要设置明显警示标志，防止人员进入。 （4）矿山构筑阻波墙必须执行严格的验收制度，保证阻波墙的质量，在安全上起到应起的作用。 （5）禁止在采空区上部岩体进行采矿活动，消除安全隐患。 （6）空区处理实施过程中，要特别加强对空区顶板和有害气体检查的观测，发现有异常现象，及时撤离人员，保障安全。 5采空区处理方案 5.1封闭空区方案 随着采矿的不断向下扩大，岩体应力的集中，有一个从量变到质变的过程当应力集中尚未达到极限值时，矿石与围岩处于相对稳定状态。如果在此之前结束整个矿体的回采工作，而空区即使冒落也不会带来灾难，可将空区封留，任其存在或冒落。这是一种最经济又简便的空区处理方法，但其使用条件比较严格，可用于下列两种情况 1. 矿石与围岩极稳固，矿体厚度与沿深不大，埋藏不深，矿体开采年限不长。 2. 埋藏较深的分散孤立的盲空区，离主要矿体或主要生产区较远，空区下部不再进行回采工作。 比较分析胡国梁采区现存在井下空区埋藏较浅，矿体厚度不大，矿石与围岩极稳固，该矿山开采年限也不长，且矿山空区不多等情况，结合矿山的空区处理能力，从经济、安全、实用的角度出发，空区的封闭可以采用封闭硐口和充填的方法进行，也可以从井下主要空区的联络道加以封闭隔离。 设计该矿采用井下封闭空区联络道方案对空区进行处理，一方面可以使井下形成通风路线，减少四处漏风，改善井下通风条件；另一方面可以防止人员误入伤亡事故，同时封闭空区也可以减少大面积冒落带来的空气冲击波危害。 在141m水平高压线塔保安矿柱边界处砌筑封闭墙，保安矿柱范围内空区进行水砂充填。 5.2空区充填方案 5.2.1充填方案选择 胡国梁采区仅141m水平有空区，采宽2-3m，采高7-8m，长60m，规模相对较小，而且其上部有60多米，的岩石层。因此，本次设计采用水砂充填方案处理高压线塔保安矿柱范围内采空区。 高压线塔保安矿柱范围内约存在空区750m3，该地区近年来矿山选矿厂生产排弃尾砂较为丰富，尾砂可从选厂就近取材。利用水砂充填可以减少尾砂的地表排弃量，减少地表占地面积，并且有力于矿山环境的治理。 5.2.2充填料制备与脱泥工艺 由于充填量不大，不需在地表建立砂仓。充填料制备选择机械制备的方式，将尾砂直接放入搅拌筒内，加水搅拌制成砂浆。在搅拌筒内搅拌好的砂浆注入旋流器内进行拖泥处理。将处理好的砂浆经砂泵泵入空区。 设备选型 设备名称 规格型号 数量 搅拌筒 φ20002000 1 旋流器 φ125 1 砂泵 1 5.2.3充填工艺 在141m水平高压线塔保安矿柱边界处砌筑滤水墙，在滤水墙与四周岩体圈定空间内进行尾砂充填。充填管路由地表经进风行人斜井进入空区。充填尾砂在地表须经脱泥处理之后经管路充入空区。充填尾砂中多余的水需排出空区，尾砂脱水采用φ100mm塑料波纹管，波纹管周围钻凿φ9mm的脱水孔，外包脱水滤布（可选用麻布）。铺两层排水管路，一层沿底板铺设，当充填高度快充满左侧巷道处时铺设另一层滤水管。塑料管口出露在滤水墙外。由于空区底板西高东低，滤水墙设计在东侧以便于水流出。充填管在空区中央尽量沿其顶部挂设，并且管路向上仰斜5以便利于充填接顶，其出口距充填地点不宜大于5m。滤水墙结构如下图5-1，充填工作面示意图5-2。 图5-1 为了保证充填体接顶，当充填体距离顶板高度约0.5m时，在充填料浆制备中添加水泥外加剂，如水泥膨胀剂，使充填体产生膨胀以达到设计强度。 图5-2 从充填空区滤出的废水含有一定量的泥砂，流入排水沟和沉淀池后经沉淀澄清后排出地表。 保安矿柱范围外的空区在充填工艺完成后进行封闭处理。 迁西县滦阳福珍全铁选长滦阳二采区铁矿胡国梁采区空区处理方案设计 6存在的主要问题及建议 1. 因高压线塔位于岩石移动界线之内，留有的保安矿柱内有一小采空区，要确保充填质量，以确保高压线塔的安全。 2. 对高压线塔要实时观测，充填空区下部的保安矿柱范围内的矿石不许再进行回采。 3. 空区处理实施过程中，要特别加强对空区顶板和有害气体检查的观测，发现有异常现象，及时撤离人员，保障安全。