金属矿山露天转地下开采的现状与措施研究

金属矿山露天转地下开采的现状与措施研究

周长朋

3704041979112662**

摘要:通过对金矿4号矿段地下爆破振动的测试分析，巷道的最大振动速度为1.5cm/s，露天东南侧边坡490m平台最大振动速度为2.6cm/s，符合《爆破安全规程》相关规定，边坡处于稳定状态。地下爆破振动主频远大于边坡体结构的自振频率，不易引起共振，爆破地震对露天边坡体的影响较小。为减少爆破振动对露天边坡的影响，靠近露天边坡的采矿采用浅孔留矿法，严控一次爆破装药量，减少爆破有害效应。通过放样留足保安矿柱，控制井下空区顶板距露天边坡至少在30m以上，确保边坡的稳定性;同时通过隔离法治理采空区，利用泄压窗释放冲击波，减少对边坡冲击影响。基于矿区水文地质条件及地下水运动规律，认为岩体构造和岩性是控制地下水运动的两个主要因素;在分析了矿区一年的降雨特征、洪峰流量类型的基础上，总结了雨水截流、雨水贮存、雨水渗透、雨水管理等防洪排水综合措施，确保了生产建设安全。

关键词:露天开采;地下开采;边坡稳定;采空区;防排水

1矿山概况

1.1 矿山开采布局

金矿4号矿段415m标高以下为露天转地下开采，410m中段为回风兼露天凹陷坑底排水，380m中段为350，320，285m回风巷兼残采。矿山采用平硐—盲斜井开拓，目前井下回采矿体位于东南侧露天边坡底，380m中段残留矿体已回采结束，350m中段投入生产，320m和285m中段处于建设中。采矿方法为分段凿岩分段出矿法和浅孔留矿法。矿区围岩为砂岩及泥质砂岩，较破碎，裂隙较发育，其稳固性较差;东南侧形成近145m高陡边坡，490m台阶以下已坍塌形成一体，各台阶坡面角约为70°，遗留有490，510，535，550m4个安全平台，平台宽度约3～5m，最终边坡角约为55°。

1.2 矿体特征及开采技术条件

矿体分布于四面被断层切割的断陷区内，赋存在上石炭统船山组地层中，含金岩段的下部，即Cca层位的顶部，矿体下盘岩性大多为粉砂岩、角砾岩，有的与花岗斑岩接触，上盘一般为角砾状灰岩，少数为粉砂岩。矿体呈似层状，层位稳定，规模较大。矿体上部即SW侧为混合原生金矿。矿体长87m，北厚南薄，平均厚度22.02m。矿体产状:倾向60°，倾角50°，矿体向SE侧伏，侧伏角63°。矿体延深沿倾斜方向80m。在氧化带内，岩石较松软破碎，氧化带以下的原生带内，岩石致密坚硬。围岩蚀变比较强，主要是硅化及碳酸盐化。矿体中的夹石不甚发育，其夹石主要是碎屑岩类及少量角砾状灰岩。矿床矿体呈层状产出，产状与围岩一致，层位稳定，矿体与围岩构成一套有规律的韵律沉积层，原生碳酸金矿石含有丰富的海相生物化石，泥晶状、鲕状结构，显然是海相沉积形成的。在混合矿石中含有大量的硫金矿、蔷薇辉石、金铝榴石等含金变质矿物，互为交代，关系复杂，但仍然残留有原生沉积的泥晶质菱金矿，并且具有变质强的分带现象。矿区工程和水文地质条件属简单型。

2井下采空区安全分析

2.1严控采空区大小

为最大限度地回采矿石，露天边坡底井下380m中段进行残采，已形成3个采空区。1号采空区平面上位于该中段南侧4线与2－4线之间，其平面呈南东向展布，大致为梯形，上底东侧约8m，下底西侧约12m，面积约245m2，采高5～6m，体积约1470m3;采空区入口处底板标高约为380.62m，端部东侧底板标高约为383.16m，南侧有留设用于支撑边坡稳定矿柱。2号采空区平面上位于该中段南东侧4线与2线之间，其平面呈南东向展布，大致为长方形，长约22m，宽约12m，面积约260m2，采高6～8m，体积约1950m3;采空区入口处底板标高约为380.58m，端部东侧底板标高约为381.15m，其采空区与1号空区连成一体，中间未留设用于支撑顶板围岩的矿柱。3号采空区平面上位于该中段北东侧4线与2线之间，其平面呈北东向展布，大致为长方形，长约21m，宽约14m，面积约290m2，采高7～8m，体积约2280m3;采空区入口处底板标高约为380.56m，端部东侧底板标高约为384.51m，其采空区与1号、2号空区连成一体，北侧有留设用于支撑边坡稳定矿柱。3个采空区矿体顶、底岩石为石英砂岩、角砾岩、石英岩、灰岩等，采空区的顶板无明显塌落、冒顶现象，整体稳定性较好，采空区内无积水。在380m中段残留矿体回采过程中，为了减少爆破振动对露天边坡的影响，靠近露天边坡的采矿全部采用浅孔留矿法，严控一次爆破装药量在50kg以内，减少爆破有害效应。同时，结合矿体分布情况，合理布置采准切割工程，通过放样留足保安矿柱，控制井下采空区顶板距离露天边坡至少在30m以上，确保边坡的稳定性。

2.2 及时治理采空区

考虑采空区暴露面积较小，结合井下实际，对380m中段已回采结束的采空区采用隔离法进行治理。1号采空区入口巷道断面为三心拱，规格为宽×高=6800mm×3000mm，断面积为20.1m2;采用封堵厚度为1m，内外各一道厚200mm的浆砌砖墙，浆砌砖石量为8.04m3;两道墙之间采用废石进行充填密实，充填废石量为12.06m3;同时在中上部中间位置留有泄压窗。2号和3号采空区入口巷道断面均为三心拱，规格均为宽×高=2500mm×2600mm，断面积为6.06m2，采用封堵厚度为0.8m，浆砌砖墙进行隔离，浆砌砖石量为4.84m3。380m中段残采结束后，其暴露面积较小，充分利用已有预留的矿柱支承露天边坡，以较长时间维护采空区安全;同时在采场入口砌筑封闭隔墙，使其隔绝采空区，并利用泄压窗释放冲击波，一旦顶板围岩产生冒落可减缓对边坡的冲击影响。

3矿山排水安全分析

3.1井下排水涵洞能力确定

3.1.1露天坑底暴雨洪峰流量计算

Q=ΦSF=1.97m3/s

式1中:Q为流量，m3/s;Φ为径流系数，因比较陡峭，取0.9;SP为当地近年来小时最大降雨强度，取246.5mm;F为汇水面积，取32000m2。

3.1.2 410m排水硐过流量计算

Q=WR21/3i1/2/n=6.42m3/s

式2中:Q为断面过流量，m3/s;W为过流断面面积，W=b+mhh，m2;R为水力半径，R=b+mhh/［b+21+m20.5h］，m。其中:b为排水硐底宽，2m;m为边坡系数，m=ctgθ，θ为边坡角，取70°;h为水深，取1m;i为排水硐水力坡降，取3‰;n为粗糙率，取0.017。

综上1和2，露天坑底暴雨洪峰流量为1.97m3/s，实际410m排水硐过流量可达6.42m3/s，410m排水硐完全可以满足露天坑底暴雨洪峰流量需求 。

3.2井下排水能力确定

根据金矿4号矿段2019年来的抽排水资料，在285m中段排水量最小值为160m3/d，最大值为620m3/d，正常值为360m3/d。

3.3防排水安全对策措施

清理和加固露天台阶490m截排水设施，确保露天排水畅通;在露天凹陷坑底周围筑截排水沟，汇水直接流入410m排水硐;确保410m排水硐畅通;及时掌握当地降雨情况，严格执行应急值守制度，遇重大险情停产撤人。

4结语

以金矿四号矿段为工程背景，基于矿山露天转地下开采工程布局和开采现状，提出优化单排孔爆破，控制爆破振动速度，提高紧邻露天采矿边坡稳定性;同时在回采过程及时控制上部采空区，留足保安矿柱，确保边坡的稳定性;另外通过计算确定井下排水涵洞能力，讨论了露天采场遗留凹陷采坑，地表水汇集井下的排水安全问题，对于露天矿山露天转地下开采的安全实践具有一定的借鉴意义。

参考文献:

［1］江春根.福建省金矿四号矿段露天转地下开采设计［R］.:福建省冶金工业设计院，2013.

［2］刘景秀.深凹露天转地下开采矿山防排水措施的探讨［J］.非金属矿，2001，244:40.

［3］朱吉春.金矿四号矿段露天转地下开采防排水之实践［J］.福建冶金，20171:5.