马坑铁矿79线中深孔采空区处理方案

马坑铁矿79线中深孔采空区处理方案

余泽志李成志

余泽志李成志江西都昌金鼎钨钼矿业有限公司江西九江332600

摘要：作者根据马坑铁矿79线采空区处理的成功经验，就马坑铁矿矿山采用崩落围岩法处理采空区方法进行论述。

关键词：中深孔；采空区处理；崩落顶板；充填；缓冲层前言矿山在开采的过程中，随着矿体被不断回采，采区周围的应力平衡被破坏，在应力重新分布的过程中，一些部位出现应力集中，而在另一些部位形成应力降低区。

在应力集中区，随着时间的推移和空区的不断扩大，岩体应力不断重新分布，应力超过岩体的强度极限，岩石位移超过安全限度，导致顶板下沉，底板隆起，侧帮突出，岩石剥裂等现象，并进而可能发展成岩石脱层和岩爆，甚至引起冒顶等现象，大面积空区岩石突然崩落，会造成很大的冲击载荷及空气冲击波破坏矿山生产危及人员安全。

针对这种可能性，对预计失稳的空区则应作出及时处理，以消除其危害或隐患。

一、马坑铁矿79线围岩地质概况与采空区情况1、马坑铁矿79线围岩地质概况79线主矿体顶板岩石以大理岩、大理岩化灰岩为主，次为矽卡岩和“辉绿岩类”。大理岩与灰岩多为厚层状，节理裂隙不发育。矽卡岩与“辉绿岩类”均为块状致密岩石。根据力学性质测定，上述顶板围岩抗压、抗剪切强度除大理岩因蚀变关系稍低外，一般强度均较大。

计算其普氏系数均在8-12，属坚固岩石，故主矿体顶板岩石的稳固性良好；主矿体底板在F2′断层上盘绝大多数为石英岩，石英岩砂岩，个别为“辉绿岩类”。这些底板岩石亦多为厚层状和块状，其抗压、抗剪切强度均大，普氏系数在14-16，属坚固—很坚固石。

综上所述，根据顶、底板岩石性质，总体稳固性是好的，但由于后期褶皱和构造作用的关系，也影响部分主矿体顶、底板的稳固性。

2、马坑铁矿79线开拓、采准、回采及采空区情况马坑铁矿79线384m水平矿房空区位于79线东，走向长度100m，采用采矿方法为无底分段崩落法，分段高度12.5m，进路间距12.5m，进路垂直矿体走向布置。

马坑铁矿79线372m、384m、396m采用中深孔回采，三个水平采空区共计5.33万m3。

二、马坑铁矿79线采空区处理方法1、采空区处理的目的根据马坑铁矿采空区的现状，本次采空区处理的目的，是通过处理马坑铁矿采空区，达到隔断300m中段以上空区与下部采场的联系，避免发生区域冲击地压危害，确保井下人员、财产和生产安全。

2、空区处理方法由于79线采用中深孔方法回采，人员无法进入采场内部进行采空区处理；该采场铲装为电铲搬运矿石送至溜井，在372m水平经矿车进行运输，384m、396m水平为无轨运输，故运输周边废石对采空区进行回填处理，运输费用较大；因此较为合适的处理方法为崩落围岩法。

崩落围岩法主要是采用中深孔、深孔或药室强制崩落空区围岩。

通过围岩崩落，释放应力，改变应力集中部位，将承压带转移到采空区周围较远处的岩体中，使岩体中的应力达到新的对回采工作无安全威胁的相对平衡状态。目前国内外矿山都尽量根据空区具体情况，利用矿山岩体力学原理进行自然崩落围岩处理空区，而尽可能避免采用强制放顶进行空区的处理。采用崩落围岩法处理空区，它的适用条件为地表允许崩落和地表崩落所造成的危害可以控制。

3、采空区缓冲垫层厚度的确定缓冲垫层的厚度，在生产实践中一般不小于20～30米，不同条件下所要求的垫层厚度应该不同，从限制逸出的气浪速度和提高底柱的抗冲击能力出发，垫层厚度和空区高度、冒落的规模和特征、空区和空气逸出巷道的面积、构成垫层的矿岩块度、压实程度、底柱强度等因素有关。

根据《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）6.2.2.7条，采用无底柱分段崩落法回采，应遵守下列规定：回采工作面上方，应有大于分段高度的覆盖岩层，以保证回采工作的安全；若上盘不能自行冒落或冒落的高度达不到所规定的厚度，应及时进行强制放顶，使覆盖岩层厚度达到分段高度的二倍左右。即覆盖层厚度要求大于20米。

三、马坑铁矿79线采空区处理方案与作用1、马坑铁矿79线采空区处理方案在384m水平采用深孔爆破方法强制崩落上盘围岩充填采空区，形成厚度大于20米的废石覆盖层，确保下部开采作业人员的安全。

方案：上盘进路平行顶板扇形中深孔在384m水平底板巷0#进路以西掘进穿脉巷到达矿体的上盘围岩，在上盘围岩内掘进沿脉联络平巷，然后在沿脉联络平巷内掘进凿岩穿脉，与空区贯通（在384m分段下一水平回采前施工完毕），在穿脉中钻凿排面平行空区顶板的前倾或垂直扇形中深孔，以采空区为爆破自由面，先爆破平行空区顶板的前倾中深孔，再爆破垂直扇形中深孔。设计上预留12米的顶板保安矿柱，以保护凿岩穿脉巷的稳定。

工程量301.61m，崩岩高度384～409m，崩落围岩量5.3万m3，充填量为4.3万m3，垫层厚度约20m。

凿岩爆破参数：孔径：100mm孔底距：5.0m排间距:4.0m装药密度：7.85kg/m装药系数：0.75炸药单耗：0.85kg/m强制崩落具体布孔要根据现场施工巷道的实测图进行具体布置，并且编制独立的崩落处理爆破设计。在崩落处理过程中，必须待384分段下一水平回采完毕之后方可处理，届时，384分段顶板沿脉巷及凿岩穿脉巷只是作为装药爆破的通道。该方案的优点是以空区为自由面，爆破效果好，且各穿脉巷爆破互不影响。

79线采空区处理巷道布置与爆破设计剖面图2、空区处理的作用对采用下行式回采顺序的矿山来说，可以在上部形成缓冲隔离层，以消除因采空区塌陷产生的冲击波对生产和安全的不利影响，保障底部回采作业的安全。

四、结束语在运用崩落围岩法处理79线采空区的实践中，部分巷道（崩落围岩布置的巷道）因372m水平进行矿体回采时出现了开裂现象，其说明79线采空区稳定性较差，极易造成冒顶事故。

在372m水平回采完毕后，进行了强制崩落围岩回填79线采空区，其作用，一方面降低了采空区冒顶的可能性；另一方面也减小了采空区体积，即使发生冒顶事故，其形成的冲击波较小，从而降低了79线采空区对生产、安全等方面的影响，达到了隔断300m中段以上空区与下部采场的联系，避免发生区域冲击地压危害，确保井下人员、财产和生产安全的目的。