復雜多空區(qū)下可持續(xù)開采技術方案研究

復雜多空區(qū)下可持續(xù)開采技術方案研究

corderbahnstier-xiushi致礦石是礦山的主礦體。7號礦石的3.7線范圍較大，高含量。864m以上各中段已進行了凌亂無序的開采,遺留了大量大小不等、高低不一的不規(guī)則空區(qū),空區(qū)間賦存大量礦柱和邊柱,從而形成空區(qū)群和礦柱群錯綜復雜的開采環(huán)境。7號礦體多空區(qū)復雜環(huán)境下的殘礦回采,需要考慮以下問題:1)采用安全高效的技術;2)在處理好空區(qū)、確保安全的基礎上,實現(xiàn)強化開采,提高采場生產能力,降低殘留礦石資源的開采損失率與貧化率;3)與礦山設計和已有工程有機結合,提高礦山經濟效益。1采空區(qū)的高度無序開采范圍主要在864m標高之上,采空區(qū)大體分為13個水平,已存在采空區(qū)體積達50.15×104m3,共有采空區(qū)50個,單個空區(qū)的高度2.2～80.0m,空區(qū)斷續(xù)高度為344.3m,單個采空區(qū)最大的體積為7.8×104m3,最小的體積為148m3。采空區(qū)間多為相互重疊,且采空區(qū)間的間距大小與各采空區(qū)的高度彼此不等,分布無規(guī)律,致使影響采空區(qū)安全穩(wěn)定的因素趨于復雜。2關鍵和技術2.1等效直徑炮孔選擇束狀深孔爆破技術以數個密集平行深孔形成共同應力場的作用機理為基礎,其基本概念如下:由數個間距為3～8倍孔徑的密集平行深孔組成一束孔,束孔內各炮孔(直徑d)裝藥同時起爆,對周圍巖體的作用視同一個更大直徑(等效直徑D)炮孔的裝藥爆破作用(如圖1)。等效直徑D=N??√dD=Νd;若將束狀孔視為等效直徑的大孔,則可按等效直徑確定束狀孔爆破的抵抗線。在鑿巖孔徑一定的情況下,通過改變炮孔個數可靈活調整束狀孔爆破抵抗線。根據束狀孔經驗公式和普通深孔爆破最小抵抗線計算式,束狀孔爆破的最小抵抗線W可按公式(1)進行確定。W=9d(2.17N?1)Δq????????√(1)W=9d(2.17Ν-1)Δq(1)式中:d—炮孔孔徑,m;N—炮孔個數;Δ—裝藥密度,t/m3;q—炸藥單耗,kg/t。爆破抵抗線可調性可根據空區(qū)的大小和分布情況靈活變化,從而可以增強大規(guī)模區(qū)域整體崩落技術在多空區(qū)極復雜大隱患環(huán)境下的適應性,改善殘礦回采的施工作業(yè)條件。2.2崩落區(qū)為一個“超”采場所謂區(qū)域整體崩落,是指以采空區(qū)作為爆破的自由面和補償空間,將一定規(guī)?？諈^(qū)群范圍內的殘存礦量作為一個整體進行崩落,因此可將整個崩落區(qū)視為一個“超大”采場。采用束狀孔區(qū)域整體崩落時,一般在崩落區(qū)上部布置鑿巖硐室,下部布置底部出礦工程,由于底部結構工程的大量開挖一般會引起原有空區(qū)周邊應力狀態(tài)的變化,給安全作業(yè)帶來潛在風險,因此需根據具體情況選擇合理的底部結構形式和施工順序。當崩落區(qū)內空區(qū)上下重疊關系較為復雜時,完全采用下向束狀孔存在一定困難,需要輔助一定數量的中深孔爆破。2.3空區(qū)底部結構大漏斗出礦結構一般指高度在15～20m以上、受礦面積上千平方米以上的漏斗出礦結構。國外有的大型礦山在一些高階段超大采場設計中采用高達30m的大漏斗底部結構。一般而言,漏斗底部結構參數應該與采場尺寸相適應,采用大漏斗底部結構時,采場應有足夠的面積及高度,使漏斗受礦在水平方向及垂直方向上均能與放礦體形態(tài)相吻合。束狀孔區(qū)域整體崩落采礦技術將一定范圍內的空區(qū)群作為一個整體,無論是水平崩落面積,還是垂直崩落高度均具一定規(guī)模,這就為大漏斗底部出礦結構的應用提供了可能。多空區(qū)復雜條件下的殘礦開采中,受殘礦賦存形態(tài)及空區(qū)條件的約束,可以選擇的底部結構形式及布置空間一般均有限。采用束狀孔區(qū)域整體崩落時,條件具備的情況下,應以采區(qū)下部空區(qū)為空間,在底部擴漏形成大漏斗出礦結構,這樣不但可以簡化底部結構施工工藝,而且將空區(qū)不利因素轉化為底部結構可利用的空間、減少采準工程量、節(jié)約投資。采用大漏斗底部結構時,可以一定距離圍繞空區(qū)底部布置環(huán)形聯(lián)絡道,從環(huán)形聯(lián)絡道按一定間距向空區(qū)底部掘出礦進路。各出礦點事實上是沿空區(qū)底部邊緣布置的,因此對空區(qū)底部尺寸及形態(tài)有一定要求,為簡單起見,這里以圓形空區(qū)底部為例進行分析。如圖2所示,當空區(qū)底部尺寸過大時,空區(qū)兩側的出礦點距離過遠,出礦結束時會在空區(qū)底部中間位置留下礦石堆積,造成礦石損失;空區(qū)兩側出礦點的距離越遠,殘留礦石越多,礦石損失越大,因此合理的空區(qū)底部尺寸應滿足公式(2):D≤2L(2)式中:D為空區(qū)底部直徑,當空區(qū)底部為扁長形時,D為短軸方向的最大距離;L為放礦橢球體短半軸長,可根據礦石放礦流動特性和崩落區(qū)形態(tài)確定。當空區(qū)底部面積過大時,采用大漏斗結構將造成大量礦石堆積于空區(qū)底部而無法放出,應用時應根據具體情況進行選擇和設計。3采空區(qū)范圍劃分束狀深孔區(qū)域整體崩落回采技術方案具有作業(yè)安全、爆破效率高、回采成本低等優(yōu)點,因此,7號礦體3～7線865m水平以上殘留礦的回收采用以束狀深孔區(qū)域整體崩落技術為主、邊角礦中深孔爆破落礦技術為輔的技術方案,從而以安全高效技術手段和可以預期的技術經濟效果實現(xiàn)企業(yè)的規(guī)模效益。根據束狀孔區(qū)域整體崩落回采工藝特點,在每個采區(qū)的上部布置鑿巖硐室,下部布置出礦工程,因此要求采區(qū)的上部和下部應有滿足采準工程布置的空間和安全作業(yè)的條件。結合采空區(qū)分布情況,將3～7線的殘礦在垂直方向上自上至下劃分為4個區(qū)域:1200m以上、1085～1200m、1006～1085m、864～1006m(見圖3)。其中,1200m以上為放頂區(qū),依據下部具體的回采方案及安全條件采取相應的放頂措施;1085～1200m、1006～1085m、864～1006m為殘礦回采區(qū),依據具體的回采方案劃分不同的爆區(qū),分次進行崩落。不同分區(qū)爆破參數見表1。4采空區(qū)由空區(qū)不利因素轉化為底部結構的措施為了實現(xiàn)多空區(qū)極復雜大隱患環(huán)境下殘礦的安全高效回采,采用束狀孔變抵抗線爆破技術,根據空區(qū)形態(tài)變化靈活調整不同位置的束孔參數,并把空區(qū)作為大爆破補償空間?；夭煽傮w技術方案以束狀深孔區(qū)域整體崩落技術為主、邊角礦中深孔爆破落礦技術為輔。利