向 軍

（凡口鉛鋅礦， 廣東韶關市 512325）

開采環(huán)境再造在隱患資源回采中的應用

向 軍

（凡口鉛鋅礦， 廣東韶關市 512325）

摘 要：隱患資源的開采條件極其復雜，回采難度大。凡口鉛鋅礦主礦體Sh-320m中段0#采場在回采過程中，由于受礦巖結構破碎、斷層、采礦爆破震動、空區(qū)暴露時間過長等因素的影響，發(fā)生了采場兩幫跨塌，導致周邊相鄰區(qū)域出現(xiàn)較大面積失穩(wěn)，形成隱患資源。通過再造開采環(huán)境，構建安全的回采條件，實現(xiàn)了隱患資源的安全高效回采。

關鍵詞：環(huán)境再造；隱患資源；垮塌區(qū)；機械化回采

隱患資源是指因受自然條件或人為因素影響其開采難度大、回采率較低的難采資源。

凡口礦的Sh-320中段0#采場位于上部中段，為主礦體區(qū)域，礦體厚大、品位高，采用VCR法進行回采，采場爆破后形成一個大的采空區(qū)，正利用遙控鏟運機進行遙控鏟礦，由于受回采順序、礦巖結構、斷層、地壓、采礦爆破、空區(qū)暴露時間過長等因素的影響，采場兩幫發(fā)生了跨幫，從而導致周邊相鄰區(qū)域出現(xiàn)較大面積失穩(wěn)，其影響范圍內(nèi)的資源開采技術條件變得極為復雜，資源回收難度極大，須通過回采環(huán)境再造，以實現(xiàn)資源的安全高效回采。

1 　開采環(huán)境分析

在眾多困擾隱患資源回收的因素中，采場的穩(wěn)定性無疑是首要因素，它伴隨著隱患資源回收的整個過程，是隱患資源安全回收的重要保障，因此需要通過現(xiàn)場調(diào)查、鉆探，結合力學分析、數(shù)值模擬等方法，對垮塌影響范圍進行分析，確定影響范圍以及隱患資源的儲量和賦存情況，以便為制定隱患區(qū)治理和資源回采的可行方案提供資料依據(jù)。

1.1現(xiàn)場調(diào)查與勘查

采場發(fā)生垮落后，凡口礦組織現(xiàn)場調(diào)查，對周邊作業(yè)區(qū)域、作業(yè)采場進行全面勘查，設計施工探孔對垮塌區(qū)進行查探，初步確定了影響范圍（見圖1）。

1.2數(shù)值模擬分析

為進一步確定0#采場垮塌后的影響范圍，通過與科研院所合作，進行應力場分析、位移場分析、塑性區(qū)分析。分析結果顯示，采空區(qū)兩幫的最大拉應力達到了1mPa，兩幫的最大位移分別為11.6 cm和11.1 cm，頂板位移為8.0 cm，而且出現(xiàn)了較大范圍的剪切破壞和抗拉破壞塑性區(qū)，并且塑性區(qū)發(fā)生了貫通。因此，可以知道空區(qū)兩幫充填體在橫向受拉的情況下，產(chǎn)生了片幫和垮塌，并且頂板也發(fā)生了不同程度的冒落，從而最終導致整個空區(qū)的大面積失穩(wěn)破壞，如圖2所示，虛線以內(nèi)為現(xiàn)場勘查影響范圍，實線以內(nèi)為數(shù)值模擬推測影響范圍，二者分析的影響區(qū)域基本相符。

2 開采環(huán)境再造

2.1區(qū)域注漿加固

現(xiàn)場調(diào)查勘查和數(shù)值分析結果表明，0#采場垮塌后對周邊相臨區(qū)域和采場影響較大，須對隱患區(qū)域進行綜合治理，以滿足回采安全等方面的要求。在基本確定隱患資源范圍的基礎上，制定總體隱患治理方案，施工注漿孔，進行充填注漿加固，對隱患區(qū)域進行全面治理，為資源回收利用創(chuàng)造有利的條件。

根據(jù)工程實際，選用水泥類漿材注漿法對垮塌區(qū)進行充填注漿。漿液在一定的注漿壓力梯度下沿硐室或裂隙流動擴散，當其遠離注漿孔，壓力梯度降低到臨界壓力時，漿液流速減小，漿液內(nèi)的水硬性材料將發(fā)生凝固，粘滯性增大，流速很低，最后停止流動。漿液凝固后充填垮塌區(qū)、裂隙并膠結冒落碎石。共施工鉆孔上千米，注漿量約為2.2萬m3。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通過對整個作業(yè)區(qū)域進行注漿加固后，垮落區(qū)基本達到穩(wěn)定狀態(tài)，為后續(xù)進一步治理和回采創(chuàng)造了有利的條件。

2.2采場注漿加固

在對整個隱患區(qū)域進行有效治理的基礎上，對主要采礦區(qū)域和采場進行進一步注漿加固，以達到安全開采的條件。對采場采用下行式分段注漿法，每鉆進一段就進行孔口壓力注漿，待達到設計結束標準后，進行下一段施工，每個注漿段控制在8～10m。

圖1　垮塌區(qū)影響范圍（虛線以內(nèi)部分）

圖2　垮塌區(qū)滑移面

3 回采規(guī)劃

主礦體垮塌區(qū)影響范圍內(nèi)的資源可以大致劃分為滑移面范圍以外和滑移線范圍以內(nèi)的資源。由于滑移面范圍內(nèi)的采場極有可能已經(jīng)向0#采場的采空區(qū)移動，該范圍內(nèi)采場的回采難度較大，也較危險，而滑移線范圍以外的采場，通過力學分析及現(xiàn)場勘探可知，這幾個采場回采的難度相對較小，危險性也較低。故總體的開采順序規(guī)劃如下。

（1）先易后難，先外后內(nèi)，由兩邊向中間穩(wěn)妥推進，即：先開采滑移面外圍的采場，再開采滑移面邊界的采場，最后開采滑移面以內(nèi)的采場。

（2）滑移面以內(nèi)的采場，因其開采環(huán)境極為復雜，必須在完成上述其它幾個采場的開采并予以高質(zhì)量充填之后，再做必要的力學分析，優(yōu)化開采順序，實現(xiàn)安全高效回采。此外，在開采之前，應先鉆探、注漿加固，再根據(jù)工程實際選擇合理的采礦方法及巷道的布置形式。

（3）滑移面以外采場完全安全開采完畢并進行高質(zhì)量充填后，才能對滑移面邊界及以內(nèi)的采場進行開采。

4 采場回采

根據(jù)總體回采規(guī)劃，以S1-2#采場為切入點，在進行注漿加固后進行回采設計，回采中注意邊探邊采，采探結合，根據(jù)回采要求，對S1-2#采場首先開采-320m四分段至-280m二分段礦段，該礦段基本處于垮塌滑移面以下，采用VCR方式開采。上部硐室布置在-280m二分段礦段，下部硐室布置在-320m四分段。二分段沿S1-2#采場南邦施工高2.6m、寬3m的拉底巷，邊掘邊探，拉底巷道形成后，根據(jù)注漿加固設計及注漿施工要求對巷道北邦進行切采，上部硐室切采后對兩幫施工探孔并進行注漿加固，以達到安全回采的要求。采場崩礦分段爆破，每段長度控制在30m以內(nèi)，東頭爆破結束后及時充填，加強對兩幫充填體的保護。利用遙控鏟運機出礦，確保安全高效。

5 取得的效果

目前采場已進入回采階段，從回采情況來看，前期注漿加固取得了很好的效果，治理區(qū)域整體穩(wěn)定，未發(fā)生垮幫及冒落現(xiàn)象，實現(xiàn)了安全回采，也為后續(xù)隱患資源回收積累了寶貴的經(jīng)驗，通過回采中進一步注漿加固，回采環(huán)境再造為后續(xù)回采創(chuàng)造了有利的條件。

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收稿日期：（2016-02-29）

作者簡介：向 軍（1983-），男，湖南懷化人，采礦工程師，工程碩士學位，從事井下管理和采礦技術研究，Email：124756455@qq.com。