我国金属矿山大水矿床的地下开采采矿方法思考

我国金属矿山大水矿床的地下开采采矿方法思考

谢光中

广西工业建筑设计研究院有限公司

摘要：大水矿床在我国分布较为广泛，随着金属矿山开采的持续，不得不面临大水矿床的开采，但难度大，掌握其采矿方法，具有现实意义。本文对此进行了分析，仅供参考。

关键词：金属矿山；大水矿床；开采

引言

按照GB12719规范的说法，大水矿床是估计、计算矿坑用水量在50000的矿区水文地质条件，极可能发生突水淹井和矿难事故。在我国金属矿山当中，大水矿床是比较常见的一种，虽然其中蕴含大量的金属矿藏，但是开采难度大，在很长一段时间内并不是开采的首选。不过随着开采的加深，开采任务逐渐转向大水矿床的开采，因此，有必要探索其地下开采的采矿方法。

1关于大水矿床

1.1地表水

地表水就是在地表上的水源，一般包括湖泊、河流、滨海、池塘等水源，地表水对矿床的影响，取决于矿床中水的补给方式。尤其是位于地表水下方的矿床，充水条件最为复杂，影响程度最大。这类矿床在我国分布较广，如湖南康家湾铅锌银矿、安徽新桥硫铁矿、湖南锡矿山南矿等，这些矿区均位于当地地表径流之下。

1.2老空水

老空水，主要是赋存于废弃矿坑和巷道当中的水。这种水通常酸性大，富含有毒物质，破坏性极强，而且巷道还会成为涌水、突水通道。老空水不易调查，危害性很大。

1.3地下水

地下水是大水矿床的主要水源，统称为充水含水层，大水矿床当中威胁最大的是北方中奥陶系灰岩，比之威胁小一些的是南方二迭系茅口灰岩。它们有一个共同的特点即岩溶发育，约90%的大水矿床分布其中，而且这种地质条件还会受到其他水源的补给。从矿床充水强度来看，岩溶充水层的充水强度最大，孔隙充水层次之，裂隙充水层最次。因为裂隙充水层充水强度最弱，水源补给弱，对矿床影响小，一般情况下，主要考虑岩溶充水或是孔隙充水。

2关于采矿方法探析

2.1大水矿床开采难点

从上文内容来看，大水矿床的充水条件复杂，补给来源复杂多变，对矿床的开采有不同的影响。从这个角度出发，大水矿床的开采，难点在于水文地质条件复杂，必须完善地质勘测。但是在技术方面可能存在限制，勘测的难度大，同时矿床充水条件复杂，开采方法的选定难度大，既要保证经济性又要保证安全生产。而且一旦出现涌水或突水，水量大，导致防治水和采矿活动产生矛盾。

2.2大水矿床采矿方法。

对于大水矿床的开采，关键是要保证安全可靠又经济合理。当前大水矿床的地下开采方法主要有两个类型。其一，崩落和空场采矿。这类方法可以减少对地表径流的改造，能够轻易疏干矿床中的含水层。崩落采矿法比较适用允许塌落的矿床，而空场采矿法则比较适合那些隔水层厚，条件好，只需留适当矿柱就可保证安全生产。这两种方法在我国一些金属矿山中有所运用，比如北洛河铁矿、西石门铁矿便采用了崩落法，金岭铁矿则采用了空场法。

其二，充填采矿。充填采矿具有比较好的经济性，贫化低、回收率高，能够比较有效地控制地压，对矿体顶板的沉降也能比较有效地控制住，对于防止井下突水具有很好的效果。我国大水矿床比较常用充填采矿法，其中点柱充填法最为常用。这种方法是利用一定数量的矿柱来支撑矿体顶板，避免矿体上层含水层的水进入矿坑。而且该方法可实现全尾砂填充，回采矿石率高，同时机械化程度较高，并且可灵活控制开采位置。例如水口山铅锌矿，上部为溪水，充水类型为裂隙导水，采用了上向分层充填采矿法，集合地面抗洪、防渗、帷幕注浆防治水措施，实现了矿山的正常生产。此外，张马屯铁矿采用空场嗣后全尾砂胶结充填采矿法、凡口铅锌矿采用机械化盘区上向分层充填法，新桥硫铁矿采用上向分层点条柱充填采矿法等等。下文则以点柱充填法，分享一个具体的案例。

某铁矿为沉积变质型磁铁矿床，矿体上部第四系地层厚度大，含水丰富，矿床主要充水来源为基岩风化裂隙水和基岩裂隙水。虽然上部泥沙不会直流进入矿坑，但会渗透矿层顶板，进入矿坑，而且矿区上部地表为良田，不允许出现破坏。根据矿床的特点和要求选择了点柱上向水平分层充填采矿法，采用该方法的盘区全长100m，盘区内矿体厚度约9.15m，埋深-160m~-120m，盘区全面回采，3.5m采高，6约6.0m的分层控顶高度。采完一个分层，胶结填充，并预留2.5m的开采空间，留点柱尺寸4×5m，12×12m的中心间距。相邻盘区预留临时连续矿柱分割盘区至相邻盘区填充初凝后回采。

逐层回采，使用凿岩机，先在充填体上凿孔，打向上孔，1.5~2m的孔深，0.6m排距，1m眼距，崩下一层矿以后，凿岩，使用控制爆破压顶。凿岩结束清理炮孔，人工装药，进行控制爆破作业，应结合相关规范要求进行操作，保证安全。爆破落矿后，爆破区域内的顶板及两帮有不平整和倒性部分，可使用撬顶等安全措施，稳固顶板，对一些不稳固的区域应采用专门的支护措施。如锚索+锚杆+钢筋网+素喷混凝土形成组合支护结构。之后通风，通风方式为向上风流贯通式，利用局部通风设备辅助通风，确保采场通风条件。

每个分层矿石清理完毕后，先在出矿巷道口设立充填挡墙，根据充填回风井设计充填管道进入采场，充填至上一层巷道底板水平位置，同时预留作业空间。充填体下部采用强度较低的材料，充填高度3.0m，上部使用强度较高的充填体浇筑面层，厚度0.5m，作为下一层作业时的平台。

3针对采矿方法的思考

对于大水矿床的开采，无论采用何种方法，一个重要的前提条件在于完善水文地质资料以及防治水措施。

3.1水文地质资料

做好水文地质勘察是保证大水矿床安全生产的重要条件之一，只有在完整的水文地质资料的支撑下才能有效避开含水层，同时制定出具有针对性的防治水措施以及采矿方法，从而保证经济性和安全性。因为水文地质资料不完善将造成十分严重的后果，如广西南丹大厂矿，就是由此在基建时发生突水，导致开拓工作延期3年。所以关键要落实先进的水文地质勘察技术。

3.2防治水措施

除掌握完善的水文地质资料外，另一个大水矿床开采的重要前提就在于防治水。几十年的实践有不少成熟的防治水技术能够用于保证大水矿床的安全经济开采。下文分享一些比较常用的防治水技术。

首先，排水疏干。这种方法在大水矿床防治水当中是最常用也最简单的一种方法，虽然这种方法十分有效，成本也低，但是缺点十分明显，那就是破坏性较大。因为长期的排水疏干会对矿区周边的水文资源造成难以挽回的破坏，而且长期排水疏干会加剧地面沉降、塌陷以及开裂，破坏地表，容易造成严重的环境问题。其次，帷幕堵水，这种方法就是钻孔来揭示含水层，然后在孔内注入水泥浆，用以封堵岩溶裂隙和孔隙，形成挡水帷幕。这种方法虽然效果好，能够有效保证矿床的安全开采，但是经济性欠佳，工艺十分复杂，成本太高。当然在一些矿区也有应用，如黑旺铁矿、水口山铅锌矿等。第三，合理避水，这种方法适用于位于地表径流下方的矿床，通过改造地表径流，使径流改道，从而达到缓解充水补给的目的。这种方法经济性较高，但是工作难度较大，在一些矿区也有所应用，如西石门铁矿、业庄铁矿等。既能保证安全生产，又能保证地表不出现塌陷，不过适用条件有限制。第四，疏、堵、壁综合应用，这种方法就是综合利用帷幕堵水、排水疏干和合理避水，在复杂大水矿床开采当中能够以有效保证安全生产。相比单一的防治水技术，优势十分明显。

结语

综上所述，大水矿床的开采，难点多，开采难度大，威胁性高。一旦处理不当就可能导致严重生产安全事故，因此，探索其开采方法具有十分显著的现实意义。本文进行一番思考，从开采方法、水文地质资料以及防治水三个方面进行了探索，可能存在不足，但具备参考价值。

参考文献

[1]韩路朋.我国金属矿山大水矿床的地下开采采矿方法[J].科技与企业,2012,22:146.

[2]王超群,晏永明,敬皓.浅谈金属矿山大水矿床的地下采矿方法[J].科技创新与应用,2014,33:101.