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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.