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格的上漲,在利益的驅(qū)使下,周圍民眾從不同方位、不同標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、相互聯(lián)系、大小不等、很不規(guī)則的復雜采空區(qū),嚴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過程中,發(fā)現(xiàn)標高-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,而且從標高-19.5m分層,一直延深到標高-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%,預計儲量20萬t,急須對這些殘留礦量進行合理安全的回收。為詳細掌握民采空區(qū)的分布及結構情況,給空區(qū)間殘留礦體回采設計提供相對可靠的資料依據(jù),桃沖鐵礦生產(chǎn)技術科組織測繪專業(yè)技術人員對嚴重影響當前生產(chǎn)安全的2#～6#民采空區(qū)以及-32m北部空區(qū)進行全面測繪,并繪制了民采空區(qū)圖,經(jīng)測算2#～6#民采空區(qū)總計暴露面積為1800m2。1采準巷道布置回收空區(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,對標高-32m分層已揭露得空區(qū)采用工字鋼及鋼筋網(wǎng)進行封堵,并根據(jù)空區(qū)情況合理布置采準巷道,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,同時對標高-19.5m分層進行廢石充填。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),同時又可作為-19.5m分層的出礦平臺。對空區(qū)頂板巖層結構不好的區(qū)域進行合理支護,達到安全生產(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采準安全條件(1)根據(jù)空區(qū)及空區(qū)周邊巖石結構情況,在采準巷道完成后,首先對標高-19.5m分層、2#～6#民采空區(qū)下方的空區(qū)進行廢石充填,充填量大約15000m3,既解決了掘進廢石外排問題,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,可有效支護頂板,保證后道工序安全作業(yè),同時可利用木垛子進行地壓監(jiān)控,如果木垛子發(fā)生響聲,當班人員應及時預警,采取措施,確保安全生產(chǎn)。(3)對空區(qū)周圍采準巷道和空區(qū)采用噴射混凝土和網(wǎng)噴結合的方式進行支護。復雜地質(zhì)構造,如白泥夾層等采用鋼棚支護,巷道采準與支護同時進行,保證了施工的安全。經(jīng)不完全統(tǒng)計,共完成噴射混凝土100m,木垛子15m3,槽鋼10m3,對空區(qū)及空區(qū)周邊巷道進行較好的控制。3束狀深孔爆破技術處理空區(qū)技術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,因而處理大規(guī)模空區(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,束狀孔爆破形成的共同應力波能量密度大,崩落礦巖破碎效果好;束狀深孔布置節(jié)省采準工程,且采準工程和炮孔布置更靈活;選擇礦巖穩(wěn)固的地點進行集中作業(yè),人員和設施安全性好。束狀深孔是由數(shù)個間距為3～8倍孔徑的密集深孔組成一束孔,束孔同時起爆,n個直徑為d的孔所組成的束孔,對周圍巖體的作用視同一個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)進行的測繪,發(fā)現(xiàn)2#,4#,5#空區(qū)的垂高不大,因此設計廢石回填空區(qū),回填至-19.5m標高,形成人工底板,然后以回采進路方式進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)推進外,還在空區(qū)周邊布設采準巷道,在采準巷道內(nèi)南北同時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車進行小孔連接(小孔中深孔直徑60mm),使之成為一個爆破的整體,最后進行爆破崩礦,將空區(qū)周邊和頂板礦石崩落。同時在2#～6#民采空區(qū)下個分層布設采準巷道,再進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)補充的370m采準巷道掘進已按設計要求全部施工完畢,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)采準布置情況和空區(qū)封堵情況以及礦體上下分層對應情況,對于-19.5m分層北部2#～6#民采空區(qū)的通風方式采用分區(qū)、分階段通風。第一階段回采空區(qū)西幫礦石采用對角式通風,新鮮風流從東北進入,污風從西北排入回風巷。第二階段以空區(qū)為中心點進行分區(qū)通風,空區(qū)南部新鮮風流利用局扇從東部進入作業(yè)面,污風由西幫巷道進入回風巷,北部新鮮風流由東北進風巷進入作業(yè)面,污風從北部原民采空區(qū)斜井進入-32m分層回風巷,達到了安全回采目的。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,不斷深化對巖體冒落規(guī)律以及特殊情況下的中深孔設計及布孔方式的研究,實施了在民采空區(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施,使得復雜多空區(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38.6%,采礦回采率達80%以上,創(chuàng)造利潤數(shù)千萬元。由于采礦方式科學以及一系列安全措施得當,整個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)濟效益和社會效益巨大。6采空區(qū)頂板支護(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