Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５３３ 现代矿业 总第５３３期 Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ．２０１３ Ｍ０ＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ ２０１３年９月第９期 露天剥离法治理采空区的工程实践 陈鹏飞 （内蒙古庆华集团有限公司） 摘 要 露天剥离法处理采空区，先采用露天剥岩接近采空区，然后在最后一个台阶上爆破， 崩落采空区顶板，在露天台阶与空区之间采用一次爆破形成充填井，利用铲车运输废石至孔洞处充 填空区，取得了较好的空区治理效果。 关键词 露天剥离法 采空区治理 崩落顸板充填井 卡休他他铁矿共分南北两个矿带。南矿带由８ 及崩落采空区顶板前钻孔、装药等作业安全，底部台 个矿体组成，北矿带由ｌ６个矿体组成。 阶距采空区顶板应留有一定厚度的岩石，在垂直方 矿区地表大面积为第四系沙层，直接不整合于 向上，确保作业安全所需的最小岩石厚度称为临界 下伏矿体顶端或基岩之上，沙层一般厚约３４ ｍ，其 安全厚度；在水平方向上，为确保采空区顶板崩落后 上部为未胶结的疏松流沙，中部沙层中含有砾石、碎 人员仍能安全进入底部台阶排险，采空区边界距底 屑，下部为砂砾岩层，成岩性差。 由于成矿后断层活动和各种岩脉的穿插，破坏 部台阶坡底线应保持一定的距离。 了围岩和矿体，使矿岩破碎或变质，各种矽卡岩又直 露天剥离边坡主要技术参数见表１。 接构成矿体顶底板，稳固性差。 表１露天剥离技术参数 矿山自投产以来，经数十年的开采，北矿段４～ ７线和１０～１５线１ ２００ ｍ以上，７～１０线１ １５０ ｍ以 上矿石已基本采完形成空区，南矿段３４行附近 １ ２４０ ｍ以上已形成空区。其中北矿段５～７线、１１ —１２线、ｌ４～１５线３处空区上部地表有部分塌陷， 南矿段３４线附近空区上部地表也有部分塌陷。 北矿段的地下开采１ ２５３、１ ２００、１ １５０ ｍ ３个中 采用自上而下分台阶露天剥岩顺序，台阶高度 段共形成空区９２４ ２３９ ｍ ，南矿段１ ２４０ ｍ中段形成 １０ ｍ，工作线沿岩层走向布置，垂直走向推进。剥离 空区４２ ４２０ ｍ。。 卡休他他铁矿虽地处荒漠，但附近还有矿山生产 物中松散土沙直接采用挖掘机挖掘。无法挖掘的剥 人员和少量牧民，极易造成人员伤害，且井下还要进 离物先爆破，采用液压挖掘机采装。 １．２空区勘探 一步开采，目前地表流沙已进入井下采空区，破坏了 采场，对生产和人员安全构成威胁，空区面积较大，一 根据地质资料，矿山存在空区数十处，而不明空 旦再次塌陷，将直接威胁矿山的生产安全，造成不可 区是造成矿山安全事故的最大隐患，因此矿山在开 估量的损失。矿区地表有３０～４５ ｍ厚的砂层，流沙 采过程中必须采取探空措施，并对其治理。 进入地下空区，对井下作业人员带来安全隐患，若进 本次方案采用地质钻探空区，在台阶边坡探孔 入采场，会造成矿体严重贫化，回采率较低。因此，必 ５个，孔径８０ ｍｍ，对可能存在的空区进行揭露，下 须对空区进行治理。 向钻孔分别为４５。、５５。、６５。、７５。和９０。，钻孔长度 １空区治理 ４０ ｍ，每５０ ｍ施工一组，可有效地揭露本水平以下 １．１空区治理方案 ３０ ｍ范围内存在的空区，保证露天坑底不在空区上 采用露天剥离法处理采空区，为确保露天剥岩 方作业。 探空区钻孔应根据露天开采揭露的矿体进行布 陈鹏飞（１９６９一），男，高级工程师，副总经理，７３７３００内蒙古阿 置，预测空区处探孔见图１。 拉善右旗。 １３４ 陈鹏飞：露天剥离法治理采空区的工程实践 １．３．１充填井充填空区 ２０１３年９月第９期 １．３．１．１充填井施工 该方法适用于正上方崩落存在危险空区的处 理，在露天台阶与空区之间采用一次爆破形成充填 井，利用废石充填空区，见图２。充填井炮孔布置及 装药结构见图３。 图１探空区钻孔示意 １．３空区崩落充填 对已探明的空区顶板实施崩落，崩落的围岩充 填空区，处理方式有：先对空区进行充填，再崩落顶 板；直接崩落顶板。 图２充填井布置示意 ＝＝Ｌ 柳 ＼／ Ｙ ／ ／ ／ （ａ）充填井钻孔布置 （ｂ）掏槽孔布置 （ｃ）充填井炮孔装药结构 图３ 充填井炮孑Ｌ布置及装药结构 １．３．１．２注意事项 １．３．２崩落顶板充填空区 利用崩落的顶板围岩充填空区，该方法的技术 要求有以下几点。 ①在空区顶板与露天台阶之问的围岩中施工地 质钻探孔，探明空区位置，此孔同时作为掏槽孔中的 空孔；②以地质钻形成的探孔为中心，在钻孔周围施 工下向深孔作为爆破钻孔，空区顶板留有不小于爆 破抵抗线厚度的围岩；③以地质钻孔为自由面，四周 钻孔装药实施爆破，爆破应分段进行；④空区爆破应 编制爆破作业说明书，制定具体的实施方案，需矿山 的总工程师批准后方可实施；⑤爆破过程中应严格 （１）崩落顺序。考虑到空区范围较大，为防止 大面积崩落时地表震感强烈，避免对边坡稳定性造 成剧烈影响，将较大的采空区分割成小的崩落区块， 采取分次小面积处理空区。 （２）炮孔布置。采用履带式潜孔钻机打垂直 眼，炮孔直径１１０ ｍｍ。为提高爆破效果，炮孔尽量 避开矿柱布置，视具体情况采用三（下转第１４８页） １ ３５ 执行《爆破安全规程》的相关规定。 总第５３３期 现代矿业 ２０１３年９月第９期 刮油板的连续运转，确保了浮油彻底被清除出来 （其中加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、Ｎａ０Ｈ及硫酸 溶液）。 （５）经ＡＢＲ厌氧好氧池中微生物的生化反应， 重金属等物质，它主要由活性炭层和承托层组成。 活性炭的再生是利用反冲洗原理进行，反冲洗周期 为工作５—７ ｄ，冲洗时长１０～２０ ｍｉｎ，冲洗强度为 ｌ２～１４ ＩＶ（Ｓ・ｍ ）。 污水中的有机污染物可得到有效降解和去除。 （６）ＡＢＲ厌氧反应池采用软性填料取代普通滤 料，其比表面积更大，生物膜量更多，处理更稳定。 厌氧微生物以生物膜的形式生长在上面，污水淹没 ３含油洗涤污水最终处理结果 含油洗涤污水经一系列物理、化学、生物方法处 理后，其出水水质检测结果见表２。 表２含油洗涤污水最终处理结果 挥发酚 悬浮物 一石油类 ＮＨ３一Ｎ ＣＯＤ ＢＯＤ ／（ｍｇ／Ｌ）／（ｍｇ／Ｌ）ｐＨ但／（ｍｇ／Ｌ）／（ｍｇ／Ｌ）／（ｍｇ／Ｌ）／（ｍｇ／Ｌ） Ｏ．０５ ６９ ７．Ｏ ５ １１ ８０ ２０ 通过填料，在生物膜的吸附和微生物的代谢作用下， 污水中的有机污染物被去除，同时污水中大分子难 分解的有机物质变为小分子易降解的物质，不溶性 物质分解为可溶性物质，长链状物质变为短链状或 断链，Ｂ／Ｃ比上升，提高污水的可生化性。 由表２可知，含油洗涤污水经处理后其中的 ＣＯＤ ＢＯＤ ｐＨ值、悬浮物含量等污水指标均低于 标准规定值，符合《污水综合排放标准》（ＧＢ ８９７８— １９９６） 和《渭河水系（陕西段）综合污染物排放标 准》（ＤＢ ６１／２２４－－２００６） 规定的范围，做到了达标 排放。 （７）好养反应池采用好养生物反应工艺，污水 总停留时间为６～８ ｈ，池内装置弹性填料，依靠附着 在填料上的微生物的一系列生物生命活动使污水中 有机污染物质得以去除。通过风机供氧，使微生物、 有机污染物和氧充分接触，能够大量吸附废水中的 有机物，而且具有很强的氧化能力。空气中的氧也 将经过污水而进人生物膜。生物膜上的微生物在氧 ４结语 宝钛集团有限公司钛材洗涤含油废水通过多种 污水处理技术的联合应用，有效提高了污水处理系 的参与、作用下对有机物进行分解和机体新陈代谢， 产生了包括二氧化碳等无机物，它们又沿着相反的 方向，即从生物膜经过附着水排到流动着的污水及 统的净化能力，污水得到了有效地处理，实现了达标 排放。目前，含油洗涤污水处理系统已顺利运行，但 如何将污水排放量降低，做到水资源循环利用还需 继续研究。 参考文献 空气中去。在这些过程的综合作用下，污水中有机 物的含量大大减少，因此得以净化。同时通过空气 的搅动使之不产生沉淀，保证系统正常运行。根据 池形大小分成多级好养反应池，实际测量水力停留 时间为６～８ ｈ、容积负荷为１．０～１．８ ｋｇ／（ｍ ・ｄ）、 气水比大于１２：１。 ［１］孙莉英．杨昌柱．含油废水处理进展［Ｊ］．华中科技大学学报， ２００２，１９（３）：８７＿９１． ［２］ 国家环境保护局．ＧＢ ８９７８－－１９９６污水综合排放标准［ｓ］，北 京：中国标准出版社，１９９６． （８）最终经过活性炭过滤器的过滤实现来水的 最终处理，以达到排放标准。活性炭过滤器能有效 ［３］ 陕西省质量技术监督局．ＤＢ ６１／２２４－－２００６ 渭河水系（陕西 段）综合污染物排放标准［ｓ］．陕西：陕西省质量技术监督局， ２ｏ０６． 除臭、去色、脱氧、去除污水中有机合成洗涤剂、部分 （收稿日期２０１３－０６－０５） （上接第１３５页）角形布置方式。炮眼间距３ ＩＴＩ，排 距２．５ ＩＴＩ。为防止空区资料不准确对施工造成影 （４）临界安全厚度的确定。采空区或巷道顶板 安全厚度选用厚跨比法、荷载传递交汇线法计算，确 定临界安全厚度为２０ ｍ。 响，在布置炮孔时，中央（中间）孔应尽量打成透孔， 以利于控制采空区的实际标高，为周边孔打眼深度 提供依据。边孔距空区上部边界的距离在２～３ １１３＿ 为宜。 ２ 结语 由于以前不合理的采矿方法，遗留了部分残矿， （３）装药及起爆参数。透孔装药时，在孔底部 用尼龙绳吊住一装钻粉的尼龙袋，将尼龙袋放入孔 底，并在孔中放入３～４ ｍ的岩粉或细砂。炮孔均为 膨化炸药，最上部应设２—３ ｉｎ的顶部堵塞段。 １４８ 为回收这部分残矿，采用露天剥离的方法治理空区， 对于情况不明确的，只能采用边施工边探测的方式， 确保空区上部的岩层不小于临界安全厚度，避免对 人员与设备作业产生威胁，以保证残矿的安全回采。 （收稿日期２０１３－０５＿２７）