復(fù)雜多空區(qū)下可持續(xù)開采技術(shù)方案研究

復(fù)雜多空區(qū)下可持續(xù)開采技術(shù)方案研究

corderbahnstier-xiushi致礦石是礦山的主礦體。7號(hào)礦石的3.7線范圍較大，高含量。864m以上各中段已進(jìn)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(cuò)綜復(fù)雜的開采環(huán)境。7號(hào)礦體多空區(qū)復(fù)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(shù);2)在處理好空區(qū)、確保安全的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化開采,提高采場生產(chǎn)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(shè)計(jì)和已有工程有機(jī)結(jié)合,提高礦山經(jīng)濟(jì)效益。1采空區(qū)的高度無序開采范圍主要在864m標(biāo)高之上,采空區(qū)大體分為13個(gè)水平,已存在采空區(qū)體積達(dá)50.15×104m3,共有采空區(qū)50個(gè),單個(gè)空區(qū)的高度2.2～80.0m,空區(qū)斷續(xù)高度為344.3m,單個(gè)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(fù)雜。2關(guān)鍵和技術(shù)2.1等效直徑炮孔選擇束狀深孔爆破技術(shù)以數(shù)個(gè)密集平行深孔形成共同應(yīng)力場的作用機(jī)理為基礎(chǔ),其基本概念如下:由數(shù)個(gè)間距為3～8倍孔徑的密集平行深孔組成一束孔,束孔內(nèi)各炮孔(直徑d)裝藥同時(shí)起爆,對(duì)周圍巖體的作用視同一個(gè)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(gè)數(shù)可靈活調(diào)整束狀孔爆破抵抗線。根據(jù)束狀孔經(jīng)驗(yàn)公式和普通深孔爆破最小抵抗線計(jì)算式,束狀孔爆破的最小抵抗線W可按公式(1)進(jìn)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(gè)數(shù);Δ—裝藥密度,t/m3;q—炸藥單耗,kg/t。爆破抵抗線可調(diào)性可根據(jù)空區(qū)的大小和分布情況靈活變化,從而可以增強(qiáng)大規(guī)模區(qū)域整體崩落技術(shù)在多空區(qū)極復(fù)雜大隱患環(huán)境下的適應(yīng)性,改善殘礦回采的施工作業(yè)條件。2.2崩落區(qū)為一個(gè)“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(bǔ)償空間,將一定規(guī)?？諈^(qū)群范圍內(nèi)的殘存礦量作為一個(gè)整體進(jìn)行崩落,因此可將整個(gè)崩落區(qū)視為一個(gè)“超大”采場。采用束狀孔區(qū)域整體崩落時(shí),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(jié)構(gòu)工程的大量開挖一般會(huì)引起原有空區(qū)周邊應(yīng)力狀態(tài)的變化,給安全作業(yè)帶來潛在風(fēng)險(xiǎn),因此需根據(jù)具體情況選擇合理的底部結(jié)構(gòu)形式和施工順序。當(dāng)崩落區(qū)內(nèi)空區(qū)上下重疊關(guān)系較為復(fù)雜時(shí),完全采用下向束狀孔存在一定困難,需要輔助一定數(shù)量的中深孔爆破。2.3空區(qū)底部結(jié)構(gòu)大漏斗出礦結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。國外有的大型礦山在一些高階段超大采場設(shè)計(jì)中采用高達(dá)30m的大漏斗底部結(jié)構(gòu)。一般而言,漏斗底部結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)該與采場尺寸相適應(yīng),采用大漏斗底部結(jié)構(gòu)時(shí),采場應(yīng)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(shù)將一定范圍內(nèi)的空區(qū)群作為一個(gè)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(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供了可能。多空區(qū)復(fù)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(jié)構(gòu)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(shí),條件具備的情況下,應(yīng)以采區(qū)下部空區(qū)為空間,在底部擴(kuò)漏形成大漏斗出礦結(jié)構(gòu),這樣不但可以簡化底部結(jié)構(gòu)施工工藝,而且將空區(qū)不利因素轉(zhuǎn)化為底部結(jié)構(gòu)可利用的空間、減少采準(zhǔn)工程量、節(jié)約投資。采用大漏斗底部結(jié)構(gòu)時(shí),可以一定距離圍繞空區(qū)底部布置環(huán)形聯(lián)絡(luò)道,從環(huán)形聯(lián)絡(luò)道按一定間距向空區(qū)底部掘出礦進(jìn)路。各出礦點(diǎn)事實(shí)上是沿空區(qū)底部邊緣布置的,因此對(duì)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(jìn)行分析。如圖2所示,當(dāng)空區(qū)底部尺寸過大時(shí),空區(qū)兩側(cè)的出礦點(diǎn)距離過遠(yuǎn),出礦結(jié)束時(shí)會(huì)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(cè)出礦點(diǎn)的距離越遠(yuǎn),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(yīng)滿足公式(2):D≤2L(2)式中:D為空區(qū)底部直徑,當(dāng)空區(qū)底部為扁長形時(shí),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(jù)礦石放礦流動(dòng)特性和崩落區(qū)形態(tài)確定。當(dāng)空區(qū)底部面積過大時(shí),采用大漏斗結(jié)構(gòu)將造成大量礦石堆積于空區(qū)底部而無法放出,應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。3采空區(qū)范圍劃分束狀深孔區(qū)域整體崩落回采技術(shù)方案具有作業(yè)安全、爆破效率高、回采成本低等優(yōu)點(diǎn),因此,7號(hào)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(shù)為主、邊角礦中深孔爆破落礦技術(shù)為輔的技術(shù)方案,從而以安全高效技術(shù)手段和可以預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果實(shí)現(xiàn)企業(yè)的規(guī)模效益。根據(jù)束狀孔區(qū)域整體崩落回采工藝特點(diǎn),在每個(gè)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(yīng)有滿足采準(zhǔn)工程布置的空間和安全作業(yè)的條件。結(jié)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(gè)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(jù)下部具體的回采方案及安全條件采取相應(yīng)的放頂措施;1085～1200m、1006～1085m、864～1006m為殘礦回采區(qū),依據(jù)具體的回采方案劃分不同的爆區(qū),分次進(jìn)行崩落。不同分區(qū)爆破參數(shù)見表1。4采空區(qū)由空區(qū)不利因素轉(zhuǎn)化為底部結(jié)構(gòu)的措施為了實(shí)現(xiàn)多空區(qū)極復(fù)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(shù),根據(jù)空區(qū)形態(tài)變化靈活調(diào)整不同位置的束孔參數(shù),并把空區(qū)作為大爆破補(bǔ)償空間?；夭煽傮w技術(shù)方案以束狀深孔區(qū)域整體崩落技術(shù)為主、邊角礦中深孔爆破落礦技術(shù)為輔。利