复杂联贯空区条件下露天开采技术研究

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复杂联贯空区条件下露天开采技术研究

摘要:采空区给露天台阶生产带来了极大的危害,为消除采空区的危害，通常在台阶采矿前用崩落法进行处理。文章介绍了栾川龙宇钼业公司南泥湖钼矿露天采场采空区处理后，为提高采矿生产效率所采用的不同采矿方法，对国内外同类型露天矿山的开采提供了可参考的方法。

关键词:复杂联贯空区 露天开采 空区处理 辅助台阶

南泥湖钼矿早期采用浅眼留矿法开采，已形成有+1365、+1350、+1330共三个中段形态各异、大小不等的采空区。后期转为露天采矿后，设计台阶高度15米，主要出矿台阶有1405、1390、1375、1360、1345台阶，为保证露天采矿设备作业安全，通常提前对地下采空区进行爆破处理，由于空区底板与露天台阶的高度不一致，致使在空区处理区域的露天采矿效率较低，如何提高复杂联贯空区赋存条件下露天开采效率，本文介绍了实践的几种方法。

1、概述

栾川龙宇钼业有限公司所属的南泥湖钼矿区是一个特大型钼（钨）矿床，矿石储量7亿吨，设计采用露天开采。首采区开采能力15000t/d,设计台阶高度15m,最大开采深度385m。但由于历史原因，自80年代至今的20多年间，出现大量民间地下乱采滥挖现象，矿体内留下大量大小不等、形状各异，在空间位置上层层叠叠，高低不同，杂乱无章，十分复杂的采空区。因此为保证露天开采的安全，必须在台阶开采前进行空区处理。

2、台阶空区赋存情况

空区处理前必须对要处理的采空区形态(空区范围、顶板厚度、空区的高度)等了解清楚,根据空区的赋存形态制定不同的处理方法。通过调查收集地采过程资料、现场钻探、采空区物理探测以及井下实测等多种手段，基本上掌握了南泥湖钼矿地下采空区分布情况，主要分布在+1330m、+1350m、+1365m三个中段水平。这些地下采空区的主要特点为：(1)采空区位于富矿区内，矿柱偷采破坏现象严重，矿房多数已连成一片，空区垮塌现象严重；(2)空区复合交错，空区之间顶板原岩厚度较薄，甚至几层相互采透贯通，曾经发生多次采空突然塌陷事故，幸未造成人员伤亡或设备损坏。

3、采空区处理常用方法 3.1 空区处理的方法

据资料调查，目前国内外处理空区常用的方法有地表崩落处理法和充填法“崩落法”、“充填法”、两种。但由于充填法处理空区存在投资大、工艺复杂、充填效率低、处理成本高等缺点，真正广泛采用的是地表崩落法。

3.2 南泥湖钼矿区采空区处理的方法

由于南泥湖矿区地下采空区相互联贯、重叠、互相采透，充填法不宜施工等原因，南泥湖钼矿区地下采空区治理方法一直采用“地表崩落法”。

崩落法处理采空区常分两种类型：(1)简单容易处理的单层空区，利用台阶坡面为自由面处理采取中深孔爆破一次爆破处理；(2)复杂难处理的2层或多层复合空区，通常采用分区、分层深孔爆破处理方法。为保证空区处理安全有效，空区处理通常在超前一个台阶进行处理，如1365空区如跨度较大，采高较高，通常在1390台阶进行空区处理。1350空区通常在1375台阶进行处理。

4、露天开采台阶推进方法研究




由于原有空区的底板标高与设计标准台阶的高度不一致，空区处理后如何克服标高不一致给生产带来的困难，提高采矿生产效率，南泥湖钼矿先后探讨了“上部揭顶采矿法”“ 下部水平钻孔抬炮削脚采矿法”、 增设“辅助台阶”采矿法。

4.1 上部揭顶采矿法

所谓“上部揭顶清碴”的采矿方法就是在铲装台阶顶面采用挖掘机分层下挖清碴的方法，将原来处理空区塌落的虚碴全部挖出后，再进行穿孔的方法。（在1360台阶的顶部1375水平安排挖掘机下挖清碴，以期降至1365标高后进行穿孔，如图1所示：

4.2 下部水平钻孔“抬炮削脚”采矿法

所谓“抬炮削脚”的采矿法是指用挖掘机清理出下部岩根，用潜孔钻打水平孔进行装药爆破，爆破后上部虚碴垮塌后进行铲装的采矿方法。如图2所示。

4.3 增设“辅助台阶”采矿法

根据空区底板标高，修筑临时斜坡道路，抬高第一次铲装作业标高，下部若有空区，相当于增加顶板安全厚度，根据推进的速度进行规模化穿孔，爆破后进行二次铲装至设计标准台阶，如图3所示：

我们首先在小沟1360台阶的中部进行了尝试，通过实验，发现此法存在以下优点：

(1)降低了台阶高度，上部10米的铲装高度，能够发挥挖掘机的最大工作效率，使作业时的安全得到保障。

(2)生产效率高，能满足每日生产供矿计划的需求

(3)辅助台阶推进较快，能为下层空区处理提供安全保障，加大了下层空区顶板的安全厚度。

(4)下层5米小台阶能够垂直穿孔，实施规模化爆破，能够加快台阶的整体推进速度。

5、结语 （表1）

针对空区密集区，空区顶板与标准台阶存在高差，不利于铲装作业的现状，试验研究了三种采矿方法，经南泥湖钼矿区多次试验证明：在设计标准台阶的基础上，根据采空区赋存情况，采用辅助台阶采矿法加快台阶的推进，能够保证生产持续、均衡、高效进行；采用辅助台阶采矿法，能够加大下层空区的顶板安全厚度，为处理下层空区奠定了安全基础。可在今后南泥湖矿区采空区密集区爆破处理后的铲装施工组织中广泛应用。

参考文献

[1]采矿手册编辑委员会编.《采矿手册》[M].北京:冶金工业出版社.1991. [2]刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版社,2003,240-250.

[3]葛虎胜.中深孔崩落法处理采空区在南泥湖钼矿的应用.《采矿技术》[J],2003.20-21.

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