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焦家金矿寺庄矿区老空区综合治理方案研究 * 邱俊刚, 邓尧增, 张忠辉, 于斌, 王大为, 侯登友, 邓其海 山东黄金集团焦家金矿, 山东 莱州261441 摘要 焦家金矿寺庄矿区井下存在留矿法采矿形成的老空区, 由于长时间未进行充填处理, 导致部分塌落和回采附近矿体易形 成安全隐患。该矿区通过少量下向天井工程与空区贯通施工, 架设格筛进行回填大量掘进工程产生的废石, 对空区进行干式回 填, 并在回填接顶时进行原留矿法顶柱矿石回收。该综合治理方法具有成本低、 消耗掘进废石、 可回收矿柱等优点, 对中小型矿 山老空区的综合治理具有借鉴价值。 关键词 空区治理; 干式回填; 顶柱回收; 寺庄矿区; 焦家金矿; 山东 中图分类号 TD325. 3 文献标识码 B 文章编号 1005-25182009 04 -0062-03 近年来, 国内外矿山因采矿方法的局限而形成的 老空区对矿山的影响日趋严重, 制约矿山正常的生产 作业。鉴于此, 各矿山均采取措施对老空区进行治理 研究, 确保矿山的安全作业。 1 老空区对矿山的危害及治理方法 1 . 1 老空区对矿山的危害 据分析研究, 认为老空区对黄金矿山作业的危害 主要表现为以下几个方面。 过去在老空区回采的多为地质品位相对较高的 矿体, 而在当时认为品位相对较低的矿体未考虑回 采; 因此, 在二次开采低品位矿体时, 存在安全隐患。 老空区多数留取保安矿柱, 如果将其作为永久矿 柱不回收, 则会损失宝贵的矿石资源。 老空区年久变形严重影响其附近的重要运输巷 道, 如果不进行处理, 将对行人和运输产生安全隐患; 而废弃现有运输巷道进行改道掘进新巷道则会造成 生产成本增大 [ 1]。 1 . 2 对老空区治理方法 针对国内外发生的老空区危害事故, 大多数矿山 采用以下方法对老空区综合治理。 1隔离矿柱支撑法。过去很多矿山留永矿柱, 通过留久性矿柱对空区进行封闭、 隔离; 但从长远来 看, 矿柱会受到塌落、 片帮等破坏, 最终导致整个矿区 的塌落, 同时导致大量的矿石损失。其次, 矿柱支撑随 时间的增长产生冒落是必然的。因此, 从经济性、 安全 性等方面来讲, 留永久性矿柱不是治理空区的好方法。 2充填法。目前国内外多数采取充填治理空 区的方法有胶结充填、 尾砂充填、 干式充填等。这些 方法借助充填系统对空区进行填充, 效果较好。新近 出现的水充填方法, 需要对空区浇注混凝土密闭墙, 借助水压进行充填采场空区, 但其只适用于处理全部 回采完的中段, 有局限性。 3崩落法。少数矿山在采空区上下盘进行爆 破崩落, 以释放围岩应变能、 转移应力集中部位, 避免 大规模突发性地压的发生及其对生产的危害, 包括自 然崩落法和强制崩落法。该方法安全系数不高, 施工 条件要求较高, 空区处理成本较高 [ 2-4]。 2 寺庄矿区老空区现状 焦家金矿寺庄矿区位于莱州市东北 28 km 处, 隶 属山东省莱州市朱桥镇管辖, 矿区WN向 10 k m 处有 新建的万吨级莱州港, 向西 5 k m 是新修建好的德烟 铁路, 交通便利。寺庄矿区原是一座生产能力为 300 t/d 的小型矿山, 随着深部探矿取得重大突破, 目 前结合焦家金矿扩建正进行 1 000 t/d以上的扩产工 程。但是, 寺庄矿区上部中段存在老空区, 对矿山扩 产和开采深部矿体产生严重影响。该矿区于 2004年 曾采用留矿法回采完 - 340 、 - 310 、 - 280 m中段的 2 号矿体, 除保留天井间柱外, 还保留了大量的部分矿 石顶柱。由于受到生产条件的限制, 未进行有效空区 充填。长时间受地压影响和未对空区进行及时处理, 造成空区部分上下盘塌陷并对附近采场回采造成影 响。如果对存在的老空区不及时进行处理, 不仅对今 第 17卷 第 4期 2009年 8月GOLD SCIENCE AND TECHNOLOGY Vo. l 17 No14 Aug. 2009 *收稿日期 2009 -02 -15; 修订日期 2009 -05-20. 作者简介 邱俊刚, 男, 1978-, 山东莱州人, 助理工程师,从事金矿采矿技术和管理工作. E-mai l qiujungang2008 126 . com. 后的扩产造成安全隐患, 而且还会损失大量的矿石资 源。通过搜集绘制过去的空区纵投影图等资料, 推算 出该矿区现有的老空区范围位于 - 340 、 - 310及 - 280m 中段部分 2号矿体, 空区走向长度 150余米, 空区宽度为 2 4m 左右, 预测空区体积 10 000余立 方米 图 1。 图 1 寺庄矿区空区纵投影 3 治理方案选择 结合焦家金矿寺庄矿区的生产情况, 在隔离矿柱 支撑法、 崩落法、 充填法中选取适合矿区实际情况的 空区治理方法。 隔离矿柱支撑法需要损失一定的矿石资源, 仅在 安全条件危险的情况下才可应用, 不提倡在矿山资源 紧张的情况下采用。 在矿区现有条件下, 进行崩落法需要大量措施工 程, 成本上升, 对附近矿体开采还可能带来隐患, 优势 不大。 充填法有尾砂充填和干式充填。在矿区现有充 填条件下, 尾砂充填系统能力较小仅能满足现有生产 能力, 充填前需要对空区底部进行密闭处理, 综合成 本较高。而干式充填则需掘进少量的回填下向短天 井, 回填料可充分利用目前扩产工程产生的大量掘进 废石, 同时解决目前矿区提升紧张的状况, 效果较好。 因此, 该矿区对老空区采取废石干式回填处理 [ 5- 6]。 4 治理实施方案 4 . 1 施工少量工程与空区贯通 由于焦家金矿寺庄矿区的老空区工程多位于 - 340 m中段以上, 当时留矿法回采后的 2号矿体基 本上保留了 2 3m厚的顶柱矿石, 而 - 310m 以上 2 号矿体多数没有回采。针对 2号脉老空区多数位于 - 340m 中段和 - 310 m 中段, 从采场空区的上部中 段即 - 310m中段、 - 280m 中段的出矿穿或脉内巷上 盘处, 每隔一定距离施工少量下向短天井与采空区打 透, 采用人工扒渣、 电辘轳提升。为确保作业安全, 要 求作业前必须先进行顶帮排险处理; 凿岩、 出渣时必 须系安全带、 保险绳进行作业; 施工下向天井必须采 用长钎杆打超前孔, 验证与空区的距离, 保证安全凿岩 和出渣。通过上述措施, 在老空区的上盘施工的数条 下向短天井, 形成了充足的废石回填空间 图 2 、 图 3。 4 . 2 架设格筛进行回填 在短天井上口预先打好的孔眼上, 插螺纹钢焊接 旧轨道形成倒废石格筛, 为回填废石做好准备工作。 同时, 进行局部铺轨, 为废石运输回填铺设好路线。 将本中段掘进废石通过翻斗式矿车直接回填空区内, 其他上中段的废石则通过转运天井在集中运输回填 到该中段的空区中。 4 . 3 回收原留矿法顶柱 废石回填至顶柱高度时, 进行人工平场后, 从采 场一侧进行顶柱回收, 采取快速采出措施, 并在短天 63 邱俊刚等 焦家金矿寺庄矿区老空区综合治理方案研究 井处架设电辘轳用皮筒提升回采下的顶柱矿石, 从上 部中段用矿车进行运输 图 4。 图 4 顶柱回收示意图 4 . 4 最终回填封闭 等待顶柱回收完毕, 再进行废石回填至中段底板 水平, 并在原脉内巷底板水平施工 0 . 5 m 厚的混凝 土, 便于上中段采场安全作业和避免采用尾砂充填采 矿时充填作业可能造成跑浆现象等 [ 7-8]。 5 应用效果 目前该方案在焦家金矿寺庄矿区 - 340 m 中段 留矿法采场上方巷道施工下向小天井工程, 进行铺轨 架格筛, 形成 - 310、- 280 m 中段掘进废石回填 - 340 、 - 310 m空区, 并已经进行了 2个采场的顶柱 回收。累计回填掘进废石 2 256立方, 节省提升费 用 2 256 m 3 /0 . 55 m 3 /车 10 元 /车 41 018 元, 节省提升时间、 同时可多提升 6 384车矿石; 减少 尾砂充填成本 2 256 m 3 16元 / m 3 36 096元; 回收留矿法顶柱矿石 80m 2 . 5 m 2 . 5m 2 . 83 80 1 132 , t 品位为 3 . 0 g /, t 回 收矿石价值 1 132 t 3 . 0 g/ t 180 元 /g - 132 t 90 元 /t 305 640元, 扣除少量工程、 安装格筛等费用 2 . 5万 元, 获得综合经济效益达 35万余元。该项目不仅治 理了老空区隐患, 而且为矿区创造了宝贵的提升、 充 填时间, 有效缓解了扩建与生产同步进行的矛盾。 焦家金矿寺庄矿区利用掘进废石回填方法已经 对一半以上的老空区进行了治理, 充分解决了老空区 对矿山生产的隐患, 也解决了大量的掘进废石对生产 提升的压力, 并有效降低了充填成本, 对其他类似矿 山具有借鉴价值。 参考文献 [ 1] 郑怀昌, 张晓君, 刘志河. 石膏矿山顶板破坏机理探讨 [ J]. 金属矿山, 2007, 7 23-24 . 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Through construction of a little under direction patio engineering and gap transfixion , erection of grizzly for backfilling lots ofwaste rock produced tunneling engineering , wemake dry back - fill forworkings, and recovery top pillar ore of pri mary shrinkage as backfilling roof contac. t The comprehensive treat m ent is advantage of low cos, t consu mption of tunneling waste rock , recovery ore pillar , and has reference value for old workings of si m ilarm iddle -smallm ine . Key words W orkings treatmen; t Dry backfil; l Recovery top pillar ; Sizhuang m ining area ; Jiaojia gold m ine ; Shandong 64 QIU Jungang et al . A CaseResearch on theSolution for OldW orkings in SizhuangM ining ,