邱振華，林秀云

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司， 廣東 韶關(guān)市 512128)

大寶山礦為多金屬大型露天礦山，年采礦能力為330萬(wàn)t，主要開采礦石為黃銅礦、磁鐵礦型黃銅礦、輝銅礦、硫鐵礦，副產(chǎn)礦有鉛鋅礦、高硫原礦、低品位褐鐵礦、石料等，經(jīng)選礦回收銅、硫精礦及伴生金、銀等，尾礦回收鎢資源。礦區(qū)呈南北走向，開采勘探線由南部18線至北部63線，長(zhǎng)約為2.5公里，寬約為1公里，臺(tái)階高度為12 m，目前開采最高臺(tái)階標(biāo)高為+721 m，最低為+625 m。

由于歷史上地下采礦原因，大寶山露天采場(chǎng)下部遺留了大量民采及公司早期地下開采形成的采空區(qū)，賦存標(biāo)高為+400 m至+757 m，采空區(qū)分布覆蓋整個(gè)露天開采區(qū)域。隨著開采層面的下降，暴露的采空區(qū)越來(lái)越多，僅2021年度探明的采空區(qū)就多達(dá)56個(gè)，掃描采空區(qū)面積達(dá)18 946.08 m2。采空區(qū)的存在，一是引起層面塌陷、下沉，二是引起邊坡失穩(wěn)帶來(lái)塌方、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，給礦山安全開采帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。

1 采空區(qū)治理

采空區(qū)的治理方法主要有：爆破崩落圍巖處理采空區(qū)、用充填料充填采空區(qū)、隔離封閉采空區(qū)等。目前，大寶山礦露天采場(chǎng)對(duì)開采作業(yè)層面下方的采空區(qū)的治理方式主要為采用強(qiáng)制爆破崩落頂板處理，即開采層面降至采空區(qū)安全保安層厚度時(shí)，通過穿孔爆破頂板處理采空區(qū)。例如在685 m平臺(tái)對(duì)17-656采空區(qū)進(jìn)行爆破處理，該空區(qū)面積為1008.04 m2，最大高度為15.4 m，采空區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)鉆孔50個(gè)，孔徑為155 mm，設(shè)計(jì)鉆孔布置如圖1所示。

圖1 17-650采空區(qū)崩落炮孔布置

終了邊坡內(nèi)的采空區(qū)治理方法上可選擇爆破、充填、封閉三種方法單一實(shí)施或相結(jié)合實(shí)施，應(yīng)根據(jù)具體工程條件制定適宜方案并實(shí)施。其在治理技術(shù)、施工工藝上要求較高，治理效果要求消除采空區(qū)安全隱患，保證終了邊坡穩(wěn)定。

終了邊坡內(nèi)采空區(qū)治理關(guān)鍵：一是治理方法技術(shù)可靠，施工工藝簡(jiǎn)單并易于操作；二是采空區(qū)安全隱患要求徹底消除；三是保證終了邊坡按設(shè)計(jì)施工；四是確保終了邊坡質(zhì)量及穩(wěn)定；五是確保治理過程中不帶來(lái)二次隱患。治理流程如下：

（1）探測(cè)采空區(qū)，三維激光掃描獲取真實(shí)采空區(qū)資料；

（2）采空區(qū)安全穩(wěn)定性分析；

（3）針對(duì)采空區(qū)、現(xiàn)場(chǎng)情況及終了邊坡設(shè)計(jì)提出治理方案；

（4）治理方案實(shí)施與過程監(jiān)督；

（5）治理效果評(píng)估。

2 工程實(shí)例及分析

2.1 采空區(qū)情況

102線673采空區(qū)位于當(dāng)前南部邊坡709 m層面下方，該采空區(qū)于2017年7月18日探測(cè)發(fā)現(xiàn)并三維激光掃描獲取掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)最低點(diǎn)坐標(biāo)為685.0 m，根據(jù)采空區(qū)最低點(diǎn)命名原則確定為102線685采空區(qū)，平面位置如圖2紅色線條所示。后于2021年10月28日對(duì)該采空區(qū)再次探測(cè)三維激光掃描，獲取掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)確定為102線673采空區(qū)，平面位置如圖2青色粗線條所示。綜合兩次掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析為同一空區(qū)，命名為102線673采空區(qū)。經(jīng)查找原井下采礦資料未發(fā)現(xiàn)該采空區(qū)情況，推斷該采空區(qū)系民采盲采空區(qū)，采空區(qū)空間參數(shù)見表1。

表1 采空區(qū)空間參數(shù)

圖2 采空區(qū)探測(cè)結(jié)果

2.2 采空區(qū)穩(wěn)定性分析

運(yùn)用迪邁軟件建立采空區(qū)三維實(shí)體模型，根據(jù)模型顯示，該采空區(qū)為傾斜產(chǎn)狀，由北往南向下傾斜，傾角為40°。根據(jù)鉆探巖芯顯示采空區(qū)頂板巖性完整，巖石類型為次英安巖，運(yùn)用保安層厚度公式h=0.71b-1.02計(jì)算得h=13.34 m，確定該采空區(qū)在709 m層面處于安全狀態(tài)。

根據(jù)終了邊坡設(shè)計(jì)，臺(tái)階降到697 m標(biāo)高時(shí)，空區(qū)局部頂板將小于保安層厚度，處于危險(xiǎn)狀態(tài)。102線673采空區(qū)與設(shè)計(jì)終了邊坡模型如圖3所示。

圖3 采空區(qū)模型

經(jīng)分析掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲得采空區(qū)至設(shè)計(jì)697終了平臺(tái)最薄頂板厚度為5.95 m。經(jīng)保安層分析圈定采空區(qū)在697 m平臺(tái)危險(xiǎn)區(qū)域如圖2所示。

2.3 治理方案及分析

根據(jù)采空區(qū)空間參數(shù)資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，提出3種治理方案：方案一為在709 m層面爆破崩落頂板處理該空區(qū)；方案二為對(duì)709 m層面鉆孔采空區(qū)進(jìn)行充填；方案三為按終了邊坡設(shè)計(jì)施工，降到697 m平臺(tái)后對(duì)頂板較薄區(qū)域爆破充填處理。

2.3.1 方案分析

方案一：在709 m層面爆破崩落頂板處理采空區(qū)。采空區(qū)經(jīng)爆破頂板處理后內(nèi)部充滿破碎松渣，安全隱患得以解除，但在下一步終了邊坡施工時(shí)存在以下兩種情況：一是按原來(lái)終了邊坡設(shè)計(jì)修筑709～697 m終了邊坡，則處理空區(qū)段終了邊坡為松石，穩(wěn)定性差，存在邊坡滑坡、滾石隱患，需要對(duì)終了邊坡進(jìn)行加固，額外增加工程費(fèi)用。二是需要更改終了邊坡設(shè)計(jì)，為避開處理后的空區(qū)破碎層，終了邊坡需要往北移，則增加剝離方量和工程費(fèi)用，如圖4所示。

方案二：在709層面鉆孔充填該采空區(qū)，如圖5所示。對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填后可確保終了邊坡穩(wěn)定、安全可靠，但是存在以下問題：一是充填鉆孔數(shù)量多、孔徑要求大，充填過程易卡孔；二是充填料塊度要求小，需要用機(jī)械破碎增加工程費(fèi)用；三是充填工期較長(zhǎng)，可行性不高。

方案三：按終了邊坡設(shè)計(jì)施工，降到697 m平臺(tái)后對(duì)頂板較薄區(qū)域爆破充填處理。其具體方案實(shí)施及措施：一為保證空區(qū)上方作業(yè)安全，將空區(qū)上部697 m平臺(tái)標(biāo)高抬高到699 m，增加空區(qū)頂板厚度以增強(qiáng)空區(qū)穩(wěn)定性；二在空區(qū)上方作業(yè)時(shí)安排專人做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，測(cè)量機(jī)臺(tái)位置，避免挖機(jī)在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)作業(yè)；三是清理松渣后封閉采空區(qū)危險(xiǎn)區(qū)域；四是在697 m平臺(tái)避開危險(xiǎn)區(qū)域外側(cè)開辟一條約5 m的臨時(shí)單行道，以便西側(cè)709～697 m平臺(tái)剝離松渣運(yùn)輸（見圖2）；五是709～697 m 終了邊坡施工完成后，在697平臺(tái)對(duì)空區(qū)頂板較薄位置穿孔爆破崩落處理，再對(duì)空區(qū)進(jìn)行充填，如圖6所示。

圖4 采空區(qū)治理方案一

圖5 采空區(qū)治理方案二

圖6 采空區(qū)治理方案三

2.3.2 方案選擇

根據(jù)以上三個(gè)方案比較分析，最終選擇方案三比較合適，即：按正常設(shè)計(jì)施工，降到697 m平臺(tái)后對(duì)頂板較薄區(qū)域爆破充填處理。這樣即保證了終了邊坡按原有設(shè)計(jì)施工，又保證了邊坡穩(wěn)定，還保障了施工工期。

2.3.3 治理效果評(píng)估

經(jīng)過治理后，采空區(qū)隱患消除，終了邊坡按原設(shè)計(jì)施工并達(dá)到了技術(shù)要求，經(jīng)過對(duì)該區(qū)段邊坡定期監(jiān)測(cè)確認(rèn)較為穩(wěn)定。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）南部終了邊坡102-673采空區(qū)經(jīng)過治理后達(dá)到了預(yù)期效果，即保證原有終了邊坡設(shè)計(jì)可行，又保證了采空區(qū)隱患消除、終了邊坡穩(wěn)定，為今后終了邊坡采空區(qū)治理奠定了基礎(chǔ)，并提供了技術(shù)指導(dǎo)。

（2）終了邊坡下方采空區(qū)的治理方式要根據(jù)采空區(qū)具體空間參數(shù)、形態(tài)、賦存位置及頂板保安厚度等進(jìn)行研究分析，并通過方案提出及對(duì)方案進(jìn)行可行性、經(jīng)濟(jì)合理性比較分析，方可得出最佳治理方案。

（3）采用爆破崩落頂板處理終了邊坡采空區(qū)，爆破技術(shù)要求較高，要做到爆破不影響終了邊坡穩(wěn)定性并保證爆破塊度小且均勻，以確保充填效果。