馬鋼桃沖鐵礦采空區(qū)圍巖冒落規(guī)律研究

馬鋼桃沖鐵礦采空區(qū)圍巖冒落規(guī)律研究

桃沖鐵礦屬于馬鞍山鋼鐵有限公司，是一座具有近百年開采歷史的老礦。近幾年由于鐵礦石價(jià)格的上漲,在利益的驅(qū)使下,周圍民眾從不同方位、不同標(biāo)高蠶食桃沖鐵礦開采范圍內(nèi)的主礦體,形成了許多相互重疊交錯(cuò)、相互聯(lián)系、大小不等、很不規(guī)則的復(fù)雜采空區(qū),嚴(yán)重破壞了礦體的完整性、連續(xù)性和穩(wěn)固性。桃沖鐵礦在井下七中段的開拓和采準(zhǔn)過程中,發(fā)現(xiàn)標(biāo)高-19.5m分層北部2#～6#大量民采空區(qū)群。此北部空區(qū)不僅暴露面積大,形態(tài)不規(guī)則,而且從標(biāo)高-19.5m分層,一直延深到標(biāo)高-32m分層以下。這些民采空區(qū)給正規(guī)開采造成了極大的破壞,并嚴(yán)重威脅著礦山的正常生產(chǎn)和安全。更重要的是這些民采空區(qū)破壞的礦體礦石品位高,品位為40%～60%,預(yù)計(jì)儲(chǔ)量20萬t,急須對這些殘留礦量進(jìn)行合理安全的回收。為詳細(xì)掌握民采空區(qū)的分布及結(jié)構(gòu)情況,給空區(qū)間殘留礦體回采設(shè)計(jì)提供相對可靠的資料依據(jù),桃沖鐵礦生產(chǎn)技術(shù)科組織測繪專業(yè)技術(shù)人員對嚴(yán)重影響當(dāng)前生產(chǎn)安全的2#～6#民采空區(qū)以及-32m北部空區(qū)進(jìn)行全面測繪,并繪制了民采空區(qū)圖,經(jīng)測算2#～6#民采空區(qū)總計(jì)暴露面積為1800m2。1采準(zhǔn)巷道布置回收空區(qū)殘礦既要保證安全,又要充分地回收資源。根據(jù)空區(qū)上、下分布情況,對標(biāo)高-32m分層已揭露得空區(qū)采用工字鋼及鋼筋網(wǎng)進(jìn)行封堵,并根據(jù)空區(qū)情況合理布置采準(zhǔn)巷道,巷道布置在南北中線附近,既揭露空區(qū),又可用巷道控制空區(qū)周圍的礦石,同時(shí)對標(biāo)高-19.5m分層進(jìn)行廢石充填。充填的廢石既作為下分層的覆蓋層,又作為支撐巷道,減少地壓出現(xiàn),同時(shí)又可作為-19.5m分層的出礦平臺(tái)。對空區(qū)頂板巖層結(jié)構(gòu)不好的區(qū)域進(jìn)行合理支護(hù),達(dá)到安全生產(chǎn)條件。中深孔布置采用束狀深孔與扇形中深孔相結(jié)合,有效回采礦石,即最終回采方案為:廢石充填無底柱束狀深孔采礦方法。2采準(zhǔn)安全條件(1)根據(jù)空區(qū)及空區(qū)周邊巖石結(jié)構(gòu)情況,在采準(zhǔn)巷道完成后,首先對標(biāo)高-19.5m分層、2#～6#民采空區(qū)下方的空區(qū)進(jìn)行廢石充填,充填量大約15000m3,既解決了掘進(jìn)廢石外排問題,又創(chuàng)造了空區(qū)回采的安全條件。(2)在空區(qū)充填完成后對其頂板采用木垛子支護(hù),可有效支護(hù)頂板,保證后道工序安全作業(yè),同時(shí)可利用木垛子進(jìn)行地壓監(jiān)控,如果木垛子發(fā)生響聲,當(dāng)班人員應(yīng)及時(shí)預(yù)警,采取措施,確保安全生產(chǎn)。(3)對空區(qū)周圍采準(zhǔn)巷道和空區(qū)采用噴射混凝土和網(wǎng)噴結(jié)合的方式進(jìn)行支護(hù)。復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造,如白泥夾層等采用鋼棚支護(hù),巷道采準(zhǔn)與支護(hù)同時(shí)進(jìn)行,保證了施工的安全。經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì),共完成噴射混凝土100m,木垛子15m3,槽鋼10m3,對空區(qū)及空區(qū)周邊巷道進(jìn)行較好的控制。3束狀深孔爆破技術(shù)處理空區(qū)技術(shù)一般為中深孔爆破與深孔爆破。相對束狀深孔爆破而言,中深孔爆破具有多段鑿巖、作業(yè)分散,鑿巖爆破效率低,爆破抵抗線小,臨近采空區(qū)作業(yè)不安全等缺點(diǎn),因而處理大規(guī)?？諈^(qū)不太適用。本施工采取以束狀深孔變抵抗線高效爆破技術(shù),束狀孔爆破形成的共同應(yīng)力波能量密度大,崩落礦巖破碎效果好;束狀深孔布置節(jié)省采準(zhǔn)工程,且采準(zhǔn)工程和炮孔布置更靈活;選擇礦巖穩(wěn)固的地點(diǎn)進(jìn)行集中作業(yè),人員和設(shè)施安全性好。束狀深孔是由數(shù)個(gè)間距為3～8倍孔徑的密集深孔組成一束孔,束孔同時(shí)起爆,n個(gè)直徑為d的孔所組成的束孔,對周圍巖體的作用視同一個(gè)更大直徑炮孔的爆破作用,爆破效果好。通過對2#～6#民采空區(qū)進(jìn)行的測繪,發(fā)現(xiàn)2#,4#,5#空區(qū)的垂高不大,因此設(shè)計(jì)廢石回填空區(qū),回填至-19.5m標(biāo)高,形成人工底板,然后以回采進(jìn)路方式進(jìn)行無底柱分段崩落放礦,在本分層回收空區(qū)頂板礦石。而3#和6#空區(qū)由于垂高較大,除空區(qū)廢石回填工作繼續(xù)推進(jìn)外,還在空區(qū)周邊布設(shè)采準(zhǔn)巷道,在采準(zhǔn)巷道內(nèi)南北同時(shí)施工加深的束狀拉槽深孔(拉槽中深孔直徑80mm),如果拉槽中深孔南北不能連接,可以通過扇形中深孔臺(tái)車進(jìn)行小孔連接(小孔中深孔直徑60mm),使之成為一個(gè)爆破的整體,最后進(jìn)行爆破崩礦,將空區(qū)周邊和頂板礦石崩落。同時(shí)在2#～6#民采空區(qū)下個(gè)分層布設(shè)采準(zhǔn)巷道,再進(jìn)行加深束狀拉槽深孔爆破,通過本分層和下分層兩次回采,可將礦石全面回收。至2010年1—10月份,2#～6#民采空區(qū)補(bǔ)充的370m采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)已按設(shè)計(jì)要求全部施工完畢,空區(qū)的回填工作已經(jīng)完成,大約充填16000m3,為空區(qū)內(nèi)安全回采創(chuàng)造了條件。4分層膠凝,分段開采根據(jù)采準(zhǔn)布置情況和空區(qū)封堵情況以及礦體上下分層對應(yīng)情況,對于-19.5m分層北部2#～6#民采空區(qū)的通風(fēng)方式采用分區(qū)、分階段通風(fēng)。第一階段回采空區(qū)西幫礦石采用對角式通風(fēng),新鮮風(fēng)流從東北進(jìn)入,污風(fēng)從西北排入回風(fēng)巷。第二階段以空區(qū)為中心點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)通風(fēng),空區(qū)南部新鮮風(fēng)流利用局扇從東部進(jìn)入作業(yè)面,污風(fēng)由西幫巷道進(jìn)入回風(fēng)巷,北部新鮮風(fēng)流由東北進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)入作業(yè)面,污風(fēng)從北部原民采空區(qū)斜井進(jìn)入-32m分層回風(fēng)巷,達(dá)到了安全回采目的。5無底柱束狀深孔采礦方法針對桃沖鐵礦民采空區(qū)的特點(diǎn),不斷深化對巖體冒落規(guī)律以及特殊情況下的中深孔設(shè)計(jì)及布孔方式的研究,實(shí)施了在民采空區(qū)采用廢石充填無底柱束狀深孔采礦方法。這些措施和方法的實(shí)施,使得復(fù)雜多空區(qū)造成的殘留礦得以大量的回收,僅-19.5m分層及-32m分層北部空區(qū)就回收礦量15萬t,平均出礦品位達(dá)38.6%,采礦回采率達(dá)80%以上,創(chuàng)造利潤數(shù)千萬元。由于采礦方式科學(xué)以及一系列安全措施得當(dāng),整個(gè)2#～6#民采空區(qū)回收期間沒有發(fā)生突發(fā)頂板冒落事故,保證了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益巨大。6采空區(qū)頂板支護(hù)(1)用廢石充填民采空區(qū),形成人工底板,用于回采頂板礦石,此方法可操