露天矿地下采空区探测与综合整治技术研究

露天矿地下采空区探测与综合整治技术研究首钢集团有限公司矿业公司水厂铁矿河北省唐山市0644002.首钢集团有限公司矿业公司大石河铁矿河北省唐山市064400摘要：近年来，我国对矿产资源的需求不断增加，矿山开采越来越多。在露天矿地下开采的过程中，为探索露天矿开采过程地下未知采空区的探测与整治方法，实现露天矿安全开采与地下采空区处置的协同进行。本文首先分析了开采技术条件，其次探讨了采空区探测方案，以供参考。关键词：露天矿；地下采空区；钻孔探测引言我国目前露天矿的开采，逐渐进入到了白热化的阶段，边坡稳定是露天矿开采过程当中不可缺失的重要安全因素，稳定的控制技术也是不可忽视的，露天矿的边坡一旦变形，那么就会造成非常严重的后果。因为露天矿在建设的过程当中，难免会遇到很多复杂的因素，导致其出现不稳定性，所以对于露天矿边坡的破坏特点和成因的分析工作是不可缺少的，这对指导露天矿的边坡稳定技术，能够起到非常重要的影响作用。1开采技术条件主要包括边坡角，以及边坡形式，开采程序等相关的因素，边坡角更小，那么边坡将会更加稳定，上部较缓，下部较陡的边坡，和上部较陡，下部较缓的边坡比起来，也相对更加稳定，边坡出露的时间更短，那么在进行开采的过程当中，边坡将会更加稳定，爆破以及震动的作用对边坡稳定性也会造成一定的影响。2采空区探测方案2.1探测方法分析地下采空区探测的手段较多，常用的方式有地球物理探测、三维激光扫描探测、钻孔探测等。国内大多数矿山都是采用其中一种或几种相结合的方式进行采空区探测。原民采施工的坑道已经被冻住且发生严重垮塌，导致人员设备无法进入。且原开采资料缺失，地下空区分布情况不明，成为威胁露天安全开采的主要隐患。随着露天开采的不断推进，亟需对井下采空区进行安全、有效的探明，并进行有效的处理。综合分析国内外常用的采空区探测手段，地球物理方法探测速度快，但其探测精度有限，无法满足生产设计的精度需求。三维激光扫描的方式进行扫描，需要对采空区资料有充分的掌握，或能够进入采空区周边实施扫描作业，且地下采空区的环境能够满足激光扫描作业条件。钻孔探测能够直接探测采空区顶板底板高度，通过多个钻孔探测结果可以绘制采空区形态轮廓，但探测速度较慢，探测的成本也较高。总体来说，三维激光扫描探测方式的精度最高，能够得到采空区准确的三维形态。地球物理探测方式的精度较低、受外界干扰较大，能够大致确定采空区分布范围。钻孔探测的方式能够获取采空区的大致轮廓形态，同时可以为后续激光扫描探测创造条件，用于探测的炮孔也可以在采空区爆破崩落时使用，炮孔的利用率高。2.2高密度三维地震勘探技术三维地震勘探技术是一项集物理学、数学、计算机学为一体的综合性应用技术，具有高密度采集、三维空间成像归位等优点。其原理就是人工源激发地震波，波在地面介质下传播过程中遇到不同的反射介质后，再传向地面，通过地面埋设的检波器接收反射到地面的不同地震波信号，经过模拟信号转换成数字信号，再运用数据处理等方法对地震波进行一系列的处理，形成地震剖面，在地震剖面上解读不同的地质构造等信息，或者进一步运用反演方法对地震波数据信息进行反演，获得与地下地质更密切的弹性参数、物性参数等等数据。三维观测系统设计之前要考虑露天矿的地理位置、地层地质资料、矿区的自然环境以及施工设备等因素。2.3采空区爆破炮孔内采用全长装药，分段微差起爆。即：采用微差起爆的方式，中间拉槽区先起爆，其余炮孔以台阶和采空区为自由面后起爆，一次性对采空区进行爆破处理。爆破时候炮孔布置的范围尽量控制在矿体范围之内，尽可能在爆破过程中不产生废石崩落。采空区顶板及周边矿柱一定崩落后形成塌陷区，露天开采时对残矿进行回收。2.4三维激光扫描技术三维激光扫描技术通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。三维激光扫描技术可在采空区内无烟雾、无灰尘的情况下进行探测。通过三维激光扫描技术获取更详细的采空区资料，同时因当局部顶板厚度超出40m时，超出钻机的最大穿孔能力，此时需要也可通过三维激光扫描技术对已发现采空区的范围进行验证。当探测钻孔施工完成后及时记录打穿钻孔的深度和标高，通过打钻范围和钻孔布置情况分析采空区边界和范围，绘制采空区剖面图，同时与三维地震勘探技术、三维激光扫描仪获得的采空区结果进行对照修正，得出最终的采空区位置分布、空腔特征等详细资料，并据此采空区上覆岩层厚度，作为爆破钻孔设计和装药当量规划的依据。2.5加宽局部的安全平台在完成边坡工作的时候，因为会受到爆破作业所产生的震动等不同因素的影响，很有可能会导致边坡产生裂缝，对其稳定性造成严重的干扰。所以，为了能够有效的避免边坡岩土体的问题产生，有关工作人员需要对露天矿的边坡开采区域进行科学的削方处理，使徒体的边坡角度以及台阶坡面角度等都符合安全要求，从而使露天矿的边坡稳定性能够达到理想的状态。不仅如此，在设计局部安全平台的过程当中，为了让露天矿的边坡稳定性效果得到维护，需要对露天矿的边坡力学性质进行全面了解，在掌握土层力学性质的基础之上，进行科学的治理，避免边坡的结构因为产生了应力而出现失稳。2.6采空区降温灭火1）火区分类。空洞类火区形成于原始小窑采空区，整个空洞空间内都呈高温氧化特征，部分区域出现大面积明火和高位火源；松散介质类火区是小窑采空区塌陷后形成的，垮落带和裂隙带中的孔隙或裂隙是高温火区烟气的主要的通风通道。空洞类火区是钻机在日常作业过程中发现空洞或日常地表塌陷使得内部原煤与空气长时间接触形成的高温区域，其中高温见空洞钻孔是露天矿最为常见的火区形式，明火巷道是露天矿发火最严重的火区形式。松散介质火区在露天矿表现为高温虚量钻孔和地表高温区，由于在松散介质火区中灭火介质很难直接作用到火源，因此其治理难度较大。2）火区治理。三相泡沫技术优良的堆积性有利于泡沫迅速充填所注入的空间，对高处煤体进行覆盖，充分发挥泡沫治理高位火源的作用，而良好的稳定性能够增强三相泡沫的封堵效果，提高防灭火效率。大流量高倍数阻化泡沫是针对露天矿超大空间采空区火区开发的新型防灭火产品，具有泡沫发泡倍数高、流量大的特点，更适合对超大空间采空区火区进行充填。结语综上所述，在进行露天矿边坡施工的过程当中，因为受到多种因素的限制，导致其经常出现滑坡等相关的问题，对采矿作业的效果会造成一定的干扰。所以，为了能够打造一个更加安全的环境，防止事故产生威胁人身安全，需要尽量减少水爆破震动等各方面的影响，使安全平台得到加宽，对地质勘察工作也需要重视起来，从而促使我国的露天采矿工作能够获得发展。参考文献［1］刘勇，刘峰，蔡光琪.平朔东露天矿采空区治理研究及成果评价［J］.煤矿安全，2