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14-矿柱回采和采空区处理
第十四章 矿柱回采与采空区处理 崩落采矿法不需回采矿柱、处理采空区。 充填采矿法需回采矿柱,若矿柱回采也采 用充填法,则不需处理采空区。 空场采矿法需回采矿柱、处理采空区。 矿柱要按计划及时回采,矿山技术政策和安全规程都要求按计划及时回采矿柱。 很多矿山的实践证明,为了保证井下安全生产,预防大面积剧烈地压活动,不能允许保留大量用矿柱支撑的未处理采空区。 矿 柱 回 采 影响矿柱因采方法选择的因素有:矿房回采空区的状态(如充填与否)、地压显现情况,矿体倾角的大小、矿柱的形态、矿量及矿石价值等。 矿柱回采必然涉及到采空区处理,所以矿柱回采与采空区处理在很多矿山都是一并进行的。 薄矿体的矿柱一般不予回采,其方法也比较简单。厚大矿体矿柱回采的问题,则比较复杂。 矿 柱 回 采 根据回采矿柱时矿房空间是否己充填,厚大矿体的矿柱回采方法也可以分为两种:其一是矿房采空区未充填情况下的矿柱回采;其二是矿房空间充填后的矿柱回采。具体可分为: (1)矿房空区不充填,阶段矿体与间柱均用中深孔,深孔或药室大爆破回采,矿柱落矿后,采空区随即被上部冒落的围岩所填满。 矿 柱 回 采 (2)用大爆破法回采阶段矿柱,下放上部冒落围岩以充填矿房空区,而后用分段崩落等方法回采间柱。 (3)对矿房进行采后充填,消除矿房空区,然后回采阶段矿柱与间柱。采矿柱可用上向充填法、下向充填法、分层崩落法等回收率高的采矿方法。 采空区的处理 采空区处理的必要性:大规模的地压活动往往造成严重的矿山灾害,如破坏井巷设施、设备、甚至造成重大人身安全事故;影响较小的地压活动也可能导致生产失调和资源的损失。 采空区的处理 使用充填法与崩落法开采矿床,采空区已及时处理;而采用空场法与留矿法时,矿房回采后则遗留空区处理问题。因此,在设计中必须对空区处理给予足够的重视并提出采空区处理设计。 采空区的处理 影响采空区地压活动的因素 (1)空区的大小和形态:空区的大小与形态对次生应力场有直接影响,也对采空区地压活动有直接影响。 (2)开采深度:剧烈的地压活动,一般在开采深度比较大的条件下才能发生。 (3)构造弱面、裂隙的分布情况:在断层、岩脉等构造破坏的地区,当采空区破坏岩体的应力平衡后,构造弱面便成为岩石移动等地压活动的有利条件。 采空区的处理 (4)时间因素:空场形成后,其间的夹墙、矿柱 和上下盘岩石,在载荷的长期作用下,会因蠕变作用而变弱。 (5)岩石的物理力学性质和稳固性:矿床的围岩坚韧稳固,对回采工作的安全是有利的。 (6)矿柱回采情况:在采空区范围不太大的条件下,采区留阶段矿柱和间柱可以对上下盘岩石和夹墙起支撑作用,借以保证回采工作的安全和保护下部巷道。 采空区的处理 (7)岩石的含水性:有许多岩石,其强度能被削弱,甚至可以使之破坏。我国东北地区有些矿山的岩层移动和顶板冒落,一般都发生在每年3-4月解冻时期或6-7月之雨季。 (8)落矿方式:在井下进行大爆破的矿山,岩体的强度和结构遭到的破坏较大,使岩体产生的裂隙多、深度大。云南某些矿山解放前用手工开采的空区,维持至今,而规模相近的矿体用大爆破回采后,空区早已垮落。 采空区的处理 采空区的处理方法:充填法、崩落围岩法、隔离法。 充填法:用外来的充填料对采空区进行采后充填。优点:能保持围岩和夹墙的稳定或限制其移动幅度;有利于提高矿柱回收率;有利于保护上部回风系统的巷道;利用尾矿砂充填采空区,可以减小地表尾矿池的容积。采用废石充填,可简化地表废石场的工作;没有地表崩落带来的危害; 缺点:需要建立专门的充填系统,配备充填人员;施工复杂;费用高;不利于深部地压的应力释放。 采空区的处理 崩落围岩:即时回采矿柱,使围岩自然冒落;如果开始时围岩不能自然冒落,则用中深孔、深孔或药室大量崩落空区围岩或空区间的夹墙,通过围岩崩落,释放应力,改变应力集中部位,将承压带转移到采空区周围较远处的岩体中,使岩体中的应力达到新的对回采工作无安全威胁的相对平衡状态。 采空区的处理 与充填法比较,这种方法的成本较低,能较主动控制地压活动,但只能用于地表允许崩落和地表崩落所造成的危害可以控制的条件下。 采空区的处理 隔离法 根据采空区情况的不同,隔离法有两种: (1)对于孤立分散的小采空区,隔绝它们与生产作业区段这间可能传递危害的一切通路; (2)对于连续或基本连续的矿体,在其中设置隔离带,隔离两侧采空区次生应力场的相互影响并消除它们互相叠加的条件。 采空区的处理 设置隔离带的作用为: (1)切断各主要采空区的连续性,隔离或减小部分作业区段内应力集中的叠加,控制地压活动的范围; (2)避免围岩大面积暴露时冲击波的危害; (3)拦截上部涌水,使其不进入下部采空区。 * * 矿 柱 回 采
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