人工放顶在采空区处理中的应用

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1、文章编号：1009—9441(2013)03—0026—02人工放顶在采空区处理中的应用口口魏建义(太原西山石膏矿，山西太原030027)摘要：结合生产实例，论述了人工放顶在石膏矿山采空区处理中的应用。阐述了采空区处理方案，就矿柱缩采爆破-9崩柱、切顶爆破凿岩参数进行了探讨。关键词：石膏矿山；采空区；人工放顶中图分类号：TD853．391文献标识码：B引言太原西山石膏矿开采的是以湖泊相沉积的石膏矿床，开采层位厚度大、稳定性好，围岩以白云岩、白云质泥灰岩为主，岩性强度中等，开采方法采用房柱式开采，规格为：矿房10mX10m，矿柱8m×8m，开采区每采5个

2、矿房，留设10m左右的连续矿柱，确保回采期和空区放顶以及其他开采区的安全。开采石膏矿体位于海拔1050～1250m之间。西山石膏矿人工放顶可追朔到20世纪80年代初期，当时西山石膏矿接管了日本在侵华战争时期开采过的矿山。为消除采空区对生产安全的威胁，提高矿产资源开采回收率，同时为采空区下部矿组资源的开发创造条件，西山石膏矿对采空区进行了人工放顶处理。经过几十年来的研究、试验、实施，获得了对采空区人工放顶处理的基本数据，并付诸实施于大的采空区人工放顶处理。上庄采空区位于西山石膏矿新矿区的西南部，是当地农民于20世纪80年代初乱采滥挖遗留下的无规划的采空区

3、，面积约4．8万in2，严重威胁到新建矿山的开采安全。为了消除采空区的威胁和尽可能多地提高采空区的矿石回收量，西山石膏矿对其进行了人工放顶处理和资源回收。本文对该采空区人工放顶处理方法、施工技术与安全措施进行介绍。1采空区处理方案1．1采空区处理的一般方法采空区处理(含矿石回收)采用后退式，南北挤压式，即从采空区西南部开始将采空区分成10个片区(见图1)，按片区的具体位置合理安排处理顺序。图1采空区的片区划分片区划分原则为：(1)放顶跨距大于直接顶板的最小跨距。(2)采空区内有断层、褶皱等地质构造时，充分利用构造弱面作为放顶边界。(3)选择有足够支撑能

4、力的矿柱作为放顶界的隔离带，其支撑能力应满足放顶前原岩压力的3～4倍(进行原岩压力计算)。(4)考虑放顶所产生的冲击气流及岩层垮落振动对相邻采空区的影响，一次放顶面积不宜过大。(5)放顶采空区的几何形状与顶板垮落有密切关系，方形和矩形有利于崩落，应充分加以利用。1．2采空区的处理顺序采空区处理本着缩短工期、合理配备设备、连续·26·Research＆ApplicationofBuildingMaterials作业、保证施工安全的原则，结合现场的实际情况，片区戈Ⅱ分的顺序为：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、X，按从里到外、从两端到中间的顺序进行。1．

5、3施工工艺在所划分的片区中，逐个片区按从里向外的顺序先爆破底板矿石，然后缩采矿柱。矿柱最好以3mX3m为限，最小应《2mX2m，再利用底板和缩采矿柱爆破的炸堆挑落顶板护顶矿石，并布设强制崩落的炮孔于整个片区，最后进行矿石的回收。底板回采爆破与矿山采矿方法相同，这里不再赘述。2矿柱缩采爆破缩采矿柱时采用浅眼爆破，根据现场具体情况，有关的凿爆参数，参照现场回采的爆破参数确定。并控制好一次装药量，防止整个矿柱被破坏。一次装药量按(1)式计算：Q={[八凡)∽v／K]2／3r}3／a(1)式中：卜随岩石物理力学性质变化系数，根据现场情况取K=70；一震动点到爆

6、破点的距离，m；一岩石颗粒破坏时的震动速度，取秒=12em／s；八r／,)——爆破作用指数函数以／7,)=1；口——安全系数，取o=1．5。3崩柱切顶爆破崩柱切顶爆破是采空区处理中的主要爆破工作，关系到放顶的效果。其目的是通过该爆破，按预定的范围安全而有效地将支撑矿柱崩倒，将顶板切割槽爆破出来，实现顶板的自然塌落并充满采空区，同时又不能对邻近采空区产生影响，因此，凿爆参数的计算与选取非常重要。3．1凿岩参数选取3．1．1最小抵抗线埘(1)切顶眼：其最小抵抗线按(2)式计算：W=L。+1／2L；(2)式中：￡。——炮孔装药深度，m；L：——饱孔堵塞长度，

7、m。炮孔的深度一般为护顶矿的厚度+10％的超深，但必须通过下面的(3)式进行校验。n=2／3X(以d2／L2·q)v3(3)式中：￡——炮孔深度，m；卜炮孔直径，dm。如果n<0．8，则适当调整炮孔装药的深度，使F／,／>0．8o(2)矿柱深孔：其最小抵抗线按(4)式计算：埘=d(7．85Al／m·q)∽(4)式中：△——装药密度，lkg／m3；，—一深孔装药系数，取，=0．8；卜深孔直径，m；m——炮孔系数，对于扇形孔，孔底取m=1．2，孔口取m=0．4；g——单位炸药消耗量，1～1．1kg／m3。3．1．2孔间距(Ⅱ)与排距(b)(1)切顶眼：根据

8、药包齐发爆破理论，两个药包间距等于最小抵抗线时，拉槽效果最佳。即：n=b=W(5)(2)矿柱线