一种露天转地下开采矿山采空区处理的方法与流程

1.本发明属于金属地下矿山采空区处理技术领域，具体涉及一种露天转地下开采矿山采空区处理的方法。


背景技术：

2.采空区作为地下矿山生产过程中遗留下的安全隐患，由于其形成的原因不同，自身稳定性不同、影响矿山的程度不同、隐患危害程度不同、处理实施技术难度不同等多种因素，使得采空区处理变成一个复杂的系统工程，采空区如何处理要因地制宜、因时制宜，不同的矿山和不同的采空区类型应分别对待。
3.矿山采空区现状：某铁矿为露天转地下开采矿山，采用浅孔留矿采矿方法，留设间柱和顶（底）柱，每个水平矿房回采结束后回收矿柱。采用下行式开采顺序，开采范围为880m~700m之间的矿体，分820m、760m、700m三个中段，880m水平为820m中段的回风水平，目前矿山820m中段fe1矿体矿房已经回采结束。矿山在露天开采没有结束时进行井下基建工程，在露天坑底900m水平至第一分层880m水平之间留设了20m的境界矿柱，820m中段开采期间按设计留设了顶底柱和间柱。为了保证760m中段矿石回采的安全，必须对820中段采空区进行有效处理。为了充分回收采空区矿柱，在露天坑底已设置了23m左右的岩石覆盖层。
4.采空区处理方法选择：地下矿山采空区处理的方法通常有三种：崩落法、充填法、封堵法。采用充填治理采空区成本较高、治理周期较长，采用封堵巷道的方法不能有效的彻底消除安全隐患。矿山采用分段空场法和浅孔留矿法回采，留设有间柱、顶柱和境界顶柱，地表为露天坑底，废石覆盖约23m，地表没有需要保护的构建筑物，地表允许陷落，综合分析考虑该矿治理采空区的最优选择为崩落矿柱方案。
5.采空区处理存在的技术问题：（1）崩落矿房顶柱和境界顶柱需要在矿体下盘先施工凿岩硐室，再通过中深孔爆破的方式崩落处理。矿山在880水平有一条通风巷道，人员进入只能通过各矿房人行天井进入，施工安全和效率无法保证。崩落矿柱的凿岩硐室和中深孔爆破无法施工。（2）820中段采用浅孔留矿法采矿，回采结束后无法进入矿房，采空区已形成多年，实际形态无法确定，崩落矿柱的凿岩硐室和中深孔爆破设计无法准确布置，爆破施工难度大且施工质量无法保证。（3）露天转地下矿山保留境界顶柱厚度20米，矿房顶柱8米，合计约30米，厚度大于分段崩落高度。为保证安全，中深孔凿岩硐室只能布置在矿柱下盘安全距离以外位置，炮孔施工及爆破控制难度大。（4）间柱形状不规则，中间有人行天井和进入矿房的分层联络道，崩落处理施工难度大。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种露天转地下开采矿山采空区处理的方法，可以有效处理矿山采空区回填问题，施工方法简单易行。
7.本发明采用的技术方案是，一种露天转地下开采矿山采空区处理的方法，按照下列步骤实施：
1）、措施工程：根据矿山实际现状，选择在露天坑底施工一条措施平硐与880通风巷道联通，在采空区中部施工一条斜坡道至891m水平，在矿体下盘安全距离外施工一条脉外平巷，在每个矿房中间自上而下分8层施工联络道和凿岩硐室，分层高度3米；2）、采空区探测：使用maptek i-site sr3三维激光扫描仪，通过各矿房两侧人行天井及联络道对采空区进行探测，采用maptek pointstudio 软件对扫描的点云进行处理，将点云密集的区域抽稀，自动填补因各种原因导致的点云稀疏区域，最终形成空区和巷道三维模型，准确掌握空区内矿柱的位置和坐标，为后续凿岩方案提供重要的依据；3）、崩落凿岩方案：a、崩落对象：崩落对象为境界顶柱、采场顶柱和部分采场间柱，境界顶柱和采场顶柱统一考虑；b、凿岩方式：顶柱高度20～30m，矿体厚度4～20m不等，上部为废石覆盖层，下部为采空区自由面，往下崩落，采用水平深孔进行落顶，在矿体下盘布置凿岩硐室，在凿岩硐室内凿水平扇形炮孔，所有炮孔向上微倾斜5
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；间柱自由面为两侧采空区，采用侧面落矿的方式，在下盘上下中段内分别凿岩侧向崩落的方式，间柱上部分在下盘凿岩硐室内布置垂直扇形孔，间柱下部分在820m水平脉内中央布置一条凿岩硐室，在凿岩硐室内布设上向扇形孔；c：顶柱凿岩爆破参数：采空区放顶为地下深孔爆破，主要的凿岩爆破参数有：最小抵抗线w，炮孔间距a，炮孔排距b，炮孔深度l，炸药单耗q，单孔装药量q；；d：间柱凿岩爆破参数，要的凿岩爆破参数有：最小抵抗线w，孔底距a，炮孔排距b，炮孔深度l，炸药单耗q，单孔装药量q；。
8.根据该矿山的采空区现状和实际特点特制订了上述采空区处理方案，目前根据方案已完成了措施工程的施工、采空区三维探测、分段凿岩硐室施工，后续施工中深孔。利用该方法处理露天转地下矿山形成的采空区可以保证施工安全和施工质量，崩落的矿柱将落入空区内形成覆盖层，露天坑底部将形成塌陷区，采空区得到根治，彻底消除安全隐患。同
时在保证覆盖层安全厚度的情况下，在820水平对崩落的矿石进行出矿，回收部分矿柱，剩余部分留到矿山开采最后一个中段进行出矿，矿石回收率可达到70%以上，大于一般矿山矿柱回收率，提高了资源利用率，增加矿山企业的效益。
具体实施方式
9.一种露天转地下开采矿山采空区处理的方法，按照下列步骤实施：1）、措施工程：根据矿山实际现状，选择在露天坑底施工一条措施平硐与880通风巷道联通，在采空区中部施工一条斜坡道至891m水平，在矿体下盘安全距离外施工一条脉外平巷，在每个矿房中间自上而下分8层施工联络道和凿岩硐室，分层高度3米；2）、采空区探测：使用maptek i-site sr3三维激光扫描仪，通过各矿房两侧人行天井及联络道对采空区进行探测，采用maptek pointstudio 软件对扫描的点云进行处理，将点云密集的区域抽稀，自动填补因各种原因导致的点云稀疏区域，最终形成空区和巷道三维模型，准确掌握空区内矿柱的位置和坐标，为后续凿岩方案提供重要的依据；3）、崩落凿岩方案：a、崩落对象：崩落对象为境界顶柱、采场顶柱和部分采场间柱，境界顶柱和采场顶柱统一考虑；b、凿岩方式：顶柱高度20～30m，矿体厚度4～20m不等，上部为废石覆盖层，下部为采空区自由面，往下崩落，采用水平深孔进行落顶，在矿体下盘布置凿岩硐室，在凿岩硐室内凿水平扇形炮孔，所有炮孔向上微倾斜5
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；间柱自由面为两侧采空区，采用侧面落矿的方式，在下盘上下中段内分别凿岩侧向崩落的方式，间柱上部分在下盘凿岩硐室内布置垂直扇形孔，间柱下部分在820m水平脉内中央布置一条凿岩硐室，在凿岩硐室内布设上向扇形孔；c：顶柱凿岩爆破参数：采空区放顶为地下深孔爆破，主要的凿岩爆破参数有：最小抵抗线w，炮孔间距a，炮孔排距b，炮孔深度l，炸药单耗q，单孔装药量q；
；（4）间柱凿岩爆破参数间柱不规则，变化较大，总体不宜采用较大的爆破参数，主要的凿岩爆破参数有：最小抵抗线w，孔底距a，炮孔排距b，炮孔深度l，炸药单耗q，单孔装药量q等。
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技术特征：
1.一种露天转地下开采矿山采空区处理的方法，其特征在于：按照下列步骤实施：1）、措施工程：根据矿山实际现状，选择在露天坑底施工一条措施平硐与880通风巷道联通，在采空区中部施工一条斜坡道至891m水平，在矿体下盘安全距离外施工一条脉外平巷，在每个矿房中间自上而下分8层施工联络道和凿岩硐室，分层高度3米；2）、采空区探测：使用maptek i-site sr3三维激光扫描仪，通过各矿房两侧人行天井及联络道对采空区进行探测，采用maptek pointstudio 软件对扫描的点云进行处理，将点云密集的区域抽稀，自动填补因各种原因导致的点云稀疏区域，最终形成空区和巷道三维模型，准确掌握空区内矿柱的位置和坐标，为后续凿岩方案提供重要的依据；3）、崩落凿岩方案：a、崩落对象：崩落对象为境界顶柱、采场顶柱和部分采场间柱，境界顶柱和采场顶柱统一考虑；b、凿岩方式：顶柱高度20～30m，矿体厚度4～20m不等，上部为废石覆盖层，下部为采空区自由面，往下崩落，采用水平深孔进行落顶，在矿体下盘布置凿岩硐室，在凿岩硐室内凿水平扇形炮孔，所有炮孔向上微倾斜5
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；间柱自由面为两侧采空区，采用侧面落矿的方式，在下盘上下中段内分别凿岩侧向崩落的方式，间柱上部分在下盘凿岩硐室内布置垂直扇形孔，间柱下部分在820m水平脉内中央布置一条凿岩硐室，在凿岩硐室内布设上向扇形孔；c：顶柱凿岩爆破参数：采空区放顶为地下深孔爆破，主要的凿岩爆破参数有：最小抵抗线w，炮孔间距a，炮孔排距b，炮孔深度l，炸药单耗q，单孔装药量q；；d：间柱凿岩爆破参数，要的凿岩爆破参数有：最小抵抗线w，孔底距a，炮孔排距b，炮孔深度l，炸药单耗q，单孔装药量q；。

技术总结
本发明公开了一种露天转地下开采矿山采空区处理的方法，在矿体下盘安全距离外施工一条脉外平巷，在每个矿房中间自上而下分8层施工联络道和凿岩硐室，分层高度3米；形成空区和巷道三维模型，准确掌握空区内矿柱的位置和坐标，崩落凿岩方案：A、崩落对象：崩落对象为境界顶柱、采场顶柱和部分采场间柱，境界顶柱和采场顶柱统一考虑；B、凿岩方式：顶柱高度20～30m，矿体厚度4～20m不等，上部为废石覆盖层，下部为采空区自由面，往下崩落，采用水平深孔进行落顶，在矿体下盘布置凿岩硐室，在凿岩硐室内凿水平扇形炮孔，所有炮孔向上微倾斜5


技术研发人员：庞森 赵强 赵勇
受保护的技术使用者：新疆钢铁雅满苏矿业有限责任公司
技术研发日：2022.08.26
技术公布日：2022/11/8