荊鐘磷礦采空區(qū)治理方案

1、第一章礦山概況一、礦山概況鐘祥市龍會(huì)山礦業(yè)有限公司荊鐘磷礦位于湖北省鐘祥胡集鎮(zhèn)虎山村境內(nèi)，在湖北省荊襄磷礦胡集礦區(qū)龍會(huì)山礦段F3斷層至W20圜探線之間，走向長(zhǎng)650米。礦層位于上震旦系陡山沱組底部，屬淺海沉積的膠磷礦礦床，礦山始建于1976 年，省屬國有礦山企業(yè)。2003年實(shí)行改制，企業(yè)有了長(zhǎng)足發(fā)展，安全管理逐年上臺(tái)階，2004 年取得了安全生產(chǎn)許可證，2007年創(chuàng)建“安全標(biāo)準(zhǔn)化一級(jí)企業(yè)”，經(jīng)過國家安監(jiān)總局組織專家評(píng)審?fù)ㄟ^。2009年取得“安全標(biāo)準(zhǔn)化二級(jí)企業(yè)”資格， 2006 年至 2012年連續(xù)六年被評(píng)為荊門市 “安全生產(chǎn)先進(jìn)單位”，2011 年通過了 “安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)”驗(yàn)收， 2012年

2、度獲得湖北省 “安全生產(chǎn)紅旗單位”榮譽(yù)稱號(hào)。二、礦山地質(zhì)（一）礦山地層及礦層1、地 層荊鐘磷礦位于湖北省荊襄磷礦胡集礦區(qū)龍會(huì)山礦段，F(xiàn)3 斷層W200勘探線范圍內(nèi)，礦層位于上震旦系陡山沱組底部，為淺海沉積的膠磷礦礦床、頂板巖層從下至上依次為：A、元古界：花崗片麻巖、片麻狀花崗巖、不整合接觸；R上震旦系陡山沱組：Zb1-1a 磚紅色、灰黃色、灰綠色角礫巖、厚度2 米左右；Za1-1a 下部分含錳質(zhì)白云巖、厚度不穩(wěn)定，部分缺失，為弱含水層；上部為黃色、灰綠色頁巖，厚度8-23 米；3、Zb1-1c磷塊巖（phi礦層）厚度7米左右；4、Zb1-1d灰色、灰黑色塊狀白云巖，含水層厚度40米左右；5、Z

3、b1-2a灰色砂巖狀或互層狀磷塊巖（ph2礦層），呈透鏡狀分布不連續(xù)，厚度0-6.7 米；6、Zb1-2c灰黑色、薄層一一中厚層狀炭質(zhì)白云巖含水層，厚度 20米左右；7、Zb1-2c砂巖狀和互層狀磷塊巖（ph3礦層）礦層中夾薄層狀泥質(zhì)白云巖，厚度9-13 米；8、Zb1-1d灰黑色、薄層一一中厚層狀炭質(zhì)白云巖、厚度20米左右；Zb1-1e 灰黑色中厚層狀泥質(zhì)白云巖，夾薄層狀泥灰?guī)r、白云巖中含鮞粒狀及透鏡狀硅質(zhì)結(jié)核，厚度13-16 米；Zb1-2f 灰色、粉紅色，中厚層狀泥質(zhì)白云巖，厚度26-35 米。G上震旦系燈影組：礦層為單斜層，褶皺構(gòu)造簡(jiǎn)單，礦層走向北偏西200和南偏東200左右，傾向南西

4、、傾角320-450，從地表至深部礦層傾角逐漸變陡。2、礦層本礦段有磷礦層四層，其中 ph2、ph4礦層厚度不穩(wěn)定，礦石平均 品位低，現(xiàn)階段不具備工業(yè)價(jià)值，phi、ph3礦層厚度穩(wěn)定，厚度大、品 位中等，是本礦區(qū)的工業(yè)礦層，現(xiàn)分述如下：第一磷礦層（ph1 礦層）礦層位于震旦系陡山沱組底部，賦存標(biāo)高 -70 米至地表 +380米， 礦層厚度穩(wěn)定，工業(yè)礦層厚度5-7 米，礦石平均品位%左右，本礦層中的礦石按物質(zhì)成分劃分為致密狀磷塊巖、蠕蟲狀磷塊巖、白云質(zhì)條帶狀磷塊巖和泥質(zhì)條帶狀磷塊巖，厚度穩(wěn)定，是本礦層的主要工業(yè)礦層。第三磷礦層（ph3礦層）礦層產(chǎn)于震旦系陡山沱組中部，賦存標(biāo)高0 米至地表+ 41

5、0米，礦層厚度穩(wěn)定，工業(yè)礦層厚達(dá)7 米左右，礦石平均品位15%左右，屬于中低品位的礦石。礦層礦石類型分為砂巖狀磷塊巖和互層狀磷塊巖兩種礦石類型。砂巖狀磷塊巖含P2O量稍高，一般在17犯上，互層磷塊巖含 P2O量較低，其含量為8-15%phi磷礦層與ph3磷礦層中間間隔巖層厚度70米。、地質(zhì)構(gòu)造礦區(qū)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，礦區(qū)范圍內(nèi)較大型斷層有F3和F8,其間一千多米礦段內(nèi)小型斷層相當(dāng)密集，使巖層比較破碎，小型斷層一般斷距都不大，約為1-3 米，由于礦體厚，礦體上下盤仍然接觸。通過地質(zhì)編錄和采切工程延伸和回采揭露發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造比較發(fā)育，區(qū)內(nèi)較大斷層在F3、F5& F59、F60 F62、F63。另外尚有

6、許多小斷裂構(gòu)造，發(fā)現(xiàn)大小斷層34 條，這些斷層不同程度的破壞了礦體的連續(xù)性，并且使頂?shù)讕r石破碎，減弱了頂板圍巖的穩(wěn)定性，給采礦的安全工作增加了難度。、水文地質(zhì)礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，phi磷礦層頂板和ph3磷礦層的 頂、底板圍巖都是富水性白云巖含水層， 斷裂構(gòu)造十分發(fā)育又造成了 地下水的良好通道。礦區(qū)地下水主要補(bǔ)充來源為大氣降雨， 區(qū)內(nèi)碳酸 （鹽）巖大面積出露，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，加之 W192-W20觸段斷 層較多，給大氣降雨滲入靠成了良好的條件， 本區(qū)內(nèi)年降水量一般為 1048mm降水期多集中在4-9月，旱季為12月至次年2月，一年內(nèi) 最大日降水量為306.1mm在礦區(qū)附近有一地表水庫

7、一夏卡河水庫，礦區(qū)內(nèi)有F3、F8斷層切 割了夏卡河水庫，根據(jù)對(duì)斷層抽水試驗(yàn) F3、F8斷層導(dǎo)水的可能性，說 明對(duì)礦坑充水不會(huì)造成威脅。目前從揭露出的地質(zhì)情況看，礦坑內(nèi)基本無水而從周邊礦山揭 露出的情況看，礦坑涌水量也不是很大。目前礦山開拓工程延伸到-10米水平，通過揭露的地質(zhì)條件看， 涌水量只有二百噸左右。三、開拓系統(tǒng)及采礦方法1、開拓系統(tǒng)我礦采用平碉一一盲余井開拓方案，在 157主平碉掘進(jìn)盲斜井。 盲斜井布置在礦層下盤，采用斜井甩車道，石門連接運(yùn)輸平巷，礦石 通過溜井，放入U(xiǎn)型礦車，經(jīng)電機(jī)車牽引至井底車場(chǎng)，絞車提升，不 摘鉤放回157主平碉，再用電機(jī)車運(yùn)至地面礦倉。2、米礦方法（1）采礦方法

8、選擇根據(jù)礦體賦存條件及礦體圍巖性質(zhì)，結(jié)合相鄰礦山經(jīng)驗(yàn)和我礦實(shí) 際，設(shè)計(jì)采用淺孔房柱法采礦。（2）采礦方法構(gòu)成要素采礦方法構(gòu)成要素不變，要素如下：礦房結(jié)構(gòu)要素表采礦方 法走向長(zhǎng)度 （米）礦柱 （米）分段高度 （米）分段斜長(zhǎng) （米）房柱法15頂柱X12間柱4X41522全面法30-60不規(guī)則布置1522房柱法構(gòu)成要素：采用的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)尺寸為斜長(zhǎng)22米，寬60米每個(gè)采場(chǎng)共有4個(gè)礦房。礦房中留有斷面為4 m4m不連續(xù)礦柱（沿走向間距為8 12米， 沿傾向間距為6 10米） 頂部留斜長(zhǎng)為3.5 米的礦柱。3、井下運(yùn)輸我礦采場(chǎng)開采的礦石經(jīng)裝載機(jī)裝運(yùn)，無軌礦用車運(yùn)輸，或電耙耙至中段（或分段）溜井，人工放礦入U(xiǎn)

9、 型礦車，經(jīng)斜井串車提升至157 主平硐，用電機(jī)車牽引串車將礦石運(yùn)至設(shè)立在157主井口的地面礦倉。四、采空區(qū)現(xiàn)狀1、采空區(qū)面積荊鐘磷礦始建于1976 年，經(jīng)多年的開采，至今已形成了一定數(shù)量的采空區(qū)，橫向在北部 W200探線與南F3斷層，沿走向約500-700 米，縱向從+325m平至目前+35m平，水平投影面積約17萬平方 米。2、采空區(qū)分布情況礦山多年來，根據(jù)地形地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，結(jié)合鄰近礦區(qū)礦山開采實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采取合理的采礦方法及選擇安全優(yōu)化的采礦方法參數(shù)進(jìn)行合理安全開采，嚴(yán)格執(zhí)行開采設(shè)計(jì)。目前采空區(qū)每垂高30 米沿走向布置一條厚3-4 米的連續(xù)礦壁，連續(xù)礦壁之間留設(shè)有礦石點(diǎn)柱，點(diǎn)柱尺寸約

10、4mix4ml 3mix 5m不等，局部為4mm 5m點(diǎn)柱沿走向中心 間距為10-12m,單個(gè)采空區(qū)面積一般在40-50 nf之間，最大不超過100 m2o第二章 采空區(qū)潛在危害根據(jù)地下礦山采空區(qū)危害因素分析，地下礦山采空區(qū)潛在以下危害：1、采空區(qū)大面積坍塌導(dǎo)致地表開裂、塌陷、引發(fā)滾石、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及次生災(zāi)害；2、采空區(qū)導(dǎo)致地表開裂、塌陷形成導(dǎo)水通道，暴雨時(shí)形成礦井透水等水災(zāi)事故發(fā)生；3、采空區(qū)大面積坍塌極易引發(fā)局部地震，導(dǎo)致災(zāi)難發(fā)生；4、采空區(qū)頂板冒落，容易傷亡事故，大面積坍塌造成礦山嚴(yán)重傷亡事故；5、采空區(qū)大面積突然坍塌所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波破壞井下生產(chǎn)系統(tǒng)，并造成嚴(yán)重礦山災(zāi)難事

11、故。第三章 采空區(qū)治理方案根據(jù)我礦采空區(qū)現(xiàn)狀，結(jié)合我礦生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行如下采空區(qū)治理。一、加強(qiáng)采空區(qū)治理管理1、成立采空區(qū)治理領(lǐng)導(dǎo)小組根據(jù)礦生產(chǎn)實(shí)際，成立采空區(qū)治理領(lǐng)導(dǎo)小組。組長(zhǎng)：張弘奎（礦安全第一責(zé)任人）副組長(zhǎng)：李大學(xué)（礦安全第二責(zé)任人）、鄭小望（總工程師）成員：杜齊好（副礦長(zhǎng)）、梅元才（副礦長(zhǎng)）、張威（安全總監(jiān)）、趙平（安全科長(zhǎng)）、鄒長(zhǎng)貴（技術(shù)科長(zhǎng)）、章水云（臺(tái)玉公司總經(jīng)理）、羅松林（采掘隊(duì)長(zhǎng)）、周星（辦公室主任）、湯義（財(cái)務(wù)科長(zhǎng)）、郭守明（供銷科長(zhǎng)）領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室設(shè)在安全科，由安全科長(zhǎng)趙平負(fù)責(zé)處理其日常工作。2、各職能部門及基層單位設(shè)立管理小組各相關(guān)職能部門及基層單位相應(yīng)設(shè)立管理小組，部門

12、及單位負(fù)責(zé)人為該部門及該單位采空區(qū)管理第一責(zé)任人。二、采空區(qū)治理方案1、加強(qiáng)采空區(qū)監(jiān)測(cè)采空區(qū)監(jiān)測(cè)采用的主要有以下手段：一是用巖體聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行單位監(jiān)測(cè)（如圖所示）；二是采用鋼（木）滑尺監(jiān)測(cè)頂板下沉變形；三是用人工踏勘；四是采用多通道全數(shù)字型微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。結(jié)合我礦安全生產(chǎn)實(shí)際，可采用以下手段進(jìn)行采空區(qū)監(jiān)測(cè)：一是采用用人工踏勘進(jìn)行采空區(qū)觀測(cè)。每周組織具有一定采空區(qū)管理經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)入采空區(qū)進(jìn)行采空區(qū)觀測(cè)，觀察礦柱變形及劈裂情況，觀測(cè)頂板沉降變形及頂板冒落情況，制定相應(yīng)處理措施。二是采用木滑尺監(jiān)測(cè)采空區(qū)頂板下沉變形。在采空區(qū)設(shè)置若干木滑尺觀測(cè)頂板下沉變形，并畫出頂板下沉變形曲線圖，根據(jù)其變化規(guī)律，制定

13、相應(yīng)處理措施。三是地壓傳感器監(jiān)測(cè)礦柱地壓情況。結(jié)合 “礦山安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)”建設(shè)在采空區(qū)礦柱安裝地壓傳感器，監(jiān)測(cè)礦柱受壓及變形情況，及時(shí)進(jìn)行處理。2、加強(qiáng)礦房及掘進(jìn)頂板管理由于我礦礦層厚度較大，屬中厚層狀礦體，礦層平均厚度達(dá)6.5米，（PH3r層厚度平均達(dá)15米），且礦層與頂板之間存在一層厚-0.5 米的亞層（上貧礦，假頂），該亞層與礦層及頂板呈不整合接觸，極易冒落，很容易造成冒頂傷人事故。采場(chǎng)頂板管理是采礦作業(yè)安全的一項(xiàng)極其重要工作，因此， 每次作業(yè)前應(yīng)認(rèn)真檢查頂板，爆破后應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行敲邦問頂，及時(shí)處理松動(dòng)浮石，回采中注意出礦量，墊礦量合理，以便進(jìn)行頂板處理，同時(shí)及時(shí)處理夾層或假頂，做到爆破必

14、須到頂，不留頂皮，但嚴(yán)禁傷頂。具體管理措施為：在每周二安全例會(huì)上對(duì)我礦各采區(qū)的頂板進(jìn)行全面的分析，根據(jù)其冒頂?shù)目赡苄院秃蠊膰?yán)重性進(jìn)行評(píng)價(jià)，制定切實(shí)可行的處理方案，指定專人處理落實(shí)。加強(qiáng)安全巡回檢查力度和隱患整改力度，嚴(yán)格落實(shí)和執(zhí)行頂幫管理制度和頂幫管理技術(shù)措施。加強(qiáng)采場(chǎng)頂板監(jiān)測(cè)和管理。礦房在回采期間穩(wěn)定性較好，一般不會(huì)冒落，但礦房暴露時(shí)間過長(zhǎng)，頂板圍巖風(fēng)化，經(jīng)膨脹、收縮變形后，易形成大面積冒落，因此應(yīng)加強(qiáng)管理與監(jiān)測(cè)，防止危巖片幫、礦皮和松裂石脫落等，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理，防止事故發(fā)生。在采空區(qū)布置若干個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，采用木滑尺等監(jiān)測(cè)頂板沉降和變化，為礦房頂板來壓做好預(yù)報(bào)工作和預(yù)測(cè)工作。嚴(yán)格執(zhí)行開采技術(shù)

15、計(jì)劃和回采工藝。在開采過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案布置礦塊、盤區(qū)及預(yù)溜礦柱、礦壁等，采礦作業(yè)嚴(yán)格按照后退式回采工藝進(jìn)行，新開采場(chǎng)嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度，同時(shí)做好采場(chǎng)技術(shù)交底工作。做好采空區(qū)封閉及頂板支撐工作。礦房回采完畢后，及時(shí)封閉采空區(qū)和支撐采空區(qū)頂板，隔斷頂板壓力轉(zhuǎn)移，保持礦層頂板的穩(wěn)定性。在遇到斷層、破碎帶等頂板較差地段采礦時(shí)，可適當(dāng)減小礦房跨度，增加礦柱數(shù)量、尺寸，加設(shè)連續(xù)礦壁，調(diào)整礦柱位置等，或調(diào)整采礦方法，改變回采工藝等，增加頂板穩(wěn)固性。確?；夭砂踩?。下面針對(duì)我礦重點(diǎn)地段作出如下回采方案：我礦南部以F3斷層與柴湖磷礦交界，F(xiàn)3斷層是我礦區(qū)范圍內(nèi)一較大的逆斷層，斷距達(dá)20 米以上，因此，在靠

16、近該地段回采時(shí)應(yīng)留足不少于6米的保安礦柱，礦房寬度由設(shè)計(jì)15米適當(dāng)減少到8-10 米，留足點(diǎn)柱，點(diǎn)柱尺寸由設(shè)計(jì)4米X 4米增大為4米X 5米、4米X 6米、5米X 5米等，確保安全。特別地段改變采礦方法：由房柱法（全面法）改為條帶采礦法，礦房條帶寬度控制在5 米以內(nèi)我礦北部與虎山磷礦交界地段，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，斷層多， 頂板巖石穩(wěn)定性差，f 平均在 6-8 之間，局部小于4。因此，回采應(yīng)改變采礦方法，由房柱法（全面法）改為條帶采礦法，礦房條帶寬度控制在5 米以內(nèi)（局部可進(jìn)一步縮小到3 米左右） ，條帶礦柱寬度不低于3米，中段（或分段）留連續(xù)頂柱礦壁。作好回采假頂處理工作?；夭蓵r(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“爆破必須到

17、頂，不留頂皮，嚴(yán)禁傷頂”的頂板處理措施，爆破后，作好敲幫問頂和浮石處理， 可以人工處理的假頂及時(shí)人工處理，人工處理不好的必須采用爆破作業(yè)方式進(jìn)行處理，爆破必須到頂，不留頂皮，但嚴(yán)禁傷頂。加強(qiáng)掘進(jìn)頂板管理。主要有：a 嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，掘進(jìn)要求一次爆破成巷，嚴(yán)格控制掘進(jìn)寬度，不超挖，不欠挖。b 巷道布置應(yīng)盡量避免或錯(cuò)開斷層、裂隙、破碎帶等，如因工藝要求必須經(jīng)過時(shí)，盡量縮小巷道跨度，一般控制在2.5 米以內(nèi)；巷道掘進(jìn)方向盡量垂直斷層、裂隙、破碎帶的走向。c在PH1礦層中掘進(jìn)時(shí)，不得使用夾層廢做巷道頂板。在礦層下面底板頁巖中掘進(jìn)時(shí)，巷道最大跨度不超過5 米。d 在斷層、裂隙、破碎帶及頂板

18、結(jié)構(gòu)較差地段掘進(jìn)時(shí)，及時(shí)做好支護(hù)工作，臨時(shí)性巷道可采用木支護(hù)，永久性巷道應(yīng)采用砌璇或噴漿支護(hù)。e 加強(qiáng)巷道敲邦問頂工作，出礦（渣）前應(yīng)仔細(xì)檢查巷道頂板，處理好頂板浮石；正在掘進(jìn)的巷道至少每三天要對(duì)已形成段進(jìn)行檢查，已經(jīng)形成和正在使用的巷道，至少每星期必須全面檢查一次，及時(shí)處理好頂幫松動(dòng)的巖石，對(duì)有冒落危險(xiǎn)的地段做好支護(hù)工作。3、加強(qiáng)采空區(qū)管理采空區(qū)的處理辦法有封、崩、撐、充等多種處理辦法，我礦采空區(qū)處理最有效辦法有：預(yù)留永久礦柱（礦壁）支撐法，廢石充填采空區(qū)，礦壁或人工毛石砌體封閉隔離采空區(qū)，具體措施有：礦房回采結(jié)束后立即進(jìn)行封閉，盤區(qū)回采結(jié)束即進(jìn)行盤區(qū)封閉、攔護(hù)。通常封閉用的材料有毛竹，木材

19、和紅磚加水泥沙漿，并懸掛警示標(biāo)志，預(yù)防人員誤入受到傷害或發(fā)生意外事故?；夭蓵r(shí)嚴(yán)格按照采礦方法單體設(shè)計(jì)方案的規(guī)定留足礦柱、礦壁等，嚴(yán)格保證其尺寸和位置。作好采空區(qū)的隔離工作。正確處置好采空區(qū)的隔離工作，保持采空區(qū)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是處理采空區(qū)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。采空區(qū)可能會(huì)因暴露面積過大，支撐不當(dāng)，面積增大地壓活動(dòng)加強(qiáng)，而產(chǎn)生冒頂塌方，與地表塌陷等事故發(fā)生。因此， 在盤區(qū)間應(yīng)設(shè)連續(xù)隔離礦柱、礦壁等，即便形成大面積冒頂也會(huì)因設(shè)置了盤區(qū)隔離帶而減小冒落范圍，不至于造成大范圍的地壓災(zāi)害。根據(jù)我礦實(shí)際，有效方法是回采時(shí)每垂高30 米設(shè)置一條連續(xù)礦壁，且礦壁厚度不得低于4 米。 即在 +157水平、+125 水平、 +94水平、 +80 水平、 +50水平、 +20水平留設(shè)隔離連續(xù)頂柱礦壁，將新老各采空區(qū)分段隔開，減少地壓沖擊波對(duì)生產(chǎn)區(qū)域產(chǎn)生影響。加強(qiáng)采空區(qū)充填，減少采空區(qū)頂板壓力。礦山開拓、采掘廢石盡量采空區(qū)充填，且充填要求密實(shí)，以緩解采空區(qū)頂板壓力。在礦區(qū)開采的崩落范圍內(nèi)，不得設(shè)置地表重要設(shè)施、建筑物、居民住宅等建設(shè)內(nèi)容。加強(qiáng)采空區(qū)監(jiān)測(cè)工作。（前面頂板管理中已作陳述，現(xiàn)不做說明）4、地表塌陷區(qū)管理1、 做好井上井下對(duì)照的測(cè)量工作，及時(shí)修測(cè) 井上井下對(duì)照?qǐng)D，確定好可能發(fā)生塌陷的區(qū)域范圍, 及時(shí)準(zhǔn)確地填