广东省矿山采空区治理可行性研究报告

xx矿业有公司北矿区采空治理可行性研究报告化工部xx设计研究院xx年xx月

xx矿业有公司xx省x理可行性研究报告工程代号：xx院

长：主管副院：总师：项目负责：化工部xx设研究院xx年

目

录第一章总................................................................................................................................1矿山概............................................................................................................................................................矿山开沿革及现状.........................................................................................................................................方案设的主要基础资料及原则.....................................................................................................................3采空区理主要方案.........................................................................................................................................第二章矿区地..........................................................................................................................矿区地............................................................................................................................................................

主要地层.....................................................................................................................................................主要地质构............................................................................................................................................6主要岩石力学特....................................................................................................................................7矿区地特征....................................................................................................................................................水文地质特.............................................................................................................................................8

环境地质条..........................................................................................................................................10工程地质特............................................................................................................................................11第三章主要开采方................................................................................................................概述..................................................................................................................................................................13主要采技术条件..........................................................................................................................................

工程地质条..........................................................................................................................................13水文地质条..........................................................................................................................................14主要采方案..................................................................................................................................................

开拓系统...................................................................................................................................................14采矿方案...................................................................................................................................................采空区目前采矿作业的影响......................................................................................................................15第四章采空区空间分布及周围环境情................................................................................采空分布概述..............................................................................................................................................16采空分布特征及空间形态..........................................................................................................................16

空区分布特..........................................................................................................................................16空区的分布形态和几何参...................................................................................................................16采空区围环境情况.......................................................................................................................................17

采空区与地表、地物的影响关采空区与井下工程布置的空间分布关第五章采空区地质状............................................................................................................19主要空区工程地质情况..............................................................................................................................19采空区................................................................................................................................................19采空区................................................................................................................................................19采空区................................................................................................................................................19采空水文地质条件

第六章采空区地压活动及稳定性分....................................................................................采空区地压活动情况..................................................................................................................................采空区定性分析..........................................................................................................................................地压事的经验与教训..................................................................................................................................第七章采空区治理方案研....................................................................................................23治理的的和原则..........................................................................................................................................影响采区围岩稳定性的主要因...............................................................................................................国内外要治理方案.......................................................................................................................................25

充填处理采空......................................................................................................................................崩落围岩处理采空..............................................................................................................................永久矿柱支撑空..................................................................................................................................28隔离与疏通空......................................................................................................................................空区治方案比较和选择...............................................................................................................................

Ⅰ方案：大直径深孔崩落法处理采空区方Ⅱ方案：用充填的方法处理采空区方.............................................................................................31第八章采空区处理方............................................................................................................32采空区理概述..............................................................................................................................................处理前处理过程中采空区安全测手段充填措工程..................................................................................................................................................充填措工程施工的有关问题......................................................................................................................35主要充施工工艺过程..................................................................................................................................

充填材料...................................................................................................................................................36充填材料运输..........................................................................................................................................37

充填工艺过..........................................................................................................................................37充填措施工程防磨..............................................................................................................................采空封闭......................................................................................................................................................37第九章采空区治理劳动保护与安........................................................................................采空区理地质灾害影响评价......................................................................................................................39采空区理过程中主要危险、有因素分析重要的全技术措施及对策..........................................................................................................................安全管规定..................................................................................................................................................安全生责任制..............................................................................................................................................可能出现的安全隐患及其预对策第十章工程量及工程直接费用概..........................................................................................

第一章总论矿概况xx省xx矿业有限公司位于市xx区xx镇境内距市区公里距xx镇公里，紧依京广线铁路和xx高速公路的东侧，矿区距xx镇15公里，有矿区公路与106国道相连，运矿铁路与京广铁路站接轨，交通十分便。公司原xx省xx矿，年建矿，1966年正式投产。1995年，经过现代企业制度改革后更名为省xx矿业有限公司（简称xx矿）。2003经过资产划拨并入省xx钢铁集团有限公司，系国有独资有限责任公司。公司目前在册职工3200多人，其中各类工程技术人员余人。交通位置请参见图1-1。图xxxx矿交通位置

矿开采沿革及现据史料记载，约在公元999年，该矿区兴起胆水炼铜业，称岑水铜场。最盛时约在公元1023，有工匠十多人，年产铜达百万斤。宋朝在xx办有水通鉴铸币厂，用岑水铜场的铜铸造铜钱。解放以后，该矿区资源开发利用始于年。限于当时条件，采用边勘探，边设计，边建设的三边”方针，资源的勘探程度较低。起初，xx地区工业处为发展地方矿业，于1958年成立凡洞铅锌矿，在凡洞正式开采铅锌矿，到年底共采出铅锌矿近万吨。年十月，凡洞铅锌矿改名为xx铜铁铅锌矿。1959年月xx铜业分公司改名为xx铁矿。年，冶金部正式批准多金属矿的初步设计建设规模。1962-1966年矿山的基本建设停建，7月之间，矿山处于恢复筹建阶段。1971年，北采进行大爆破，标志铁矿建设开始，并于年建成投产。其生产系统，工艺流程设备配套基本满足生产的要求，至此，万吨/年的铁矿规模业已建成。1976年到1983年始铁矿稳步发展生产阶段，自年底，拥有设计生产能力为：铁矿石万吨/年，铜业分公司采选综合能力吨/天，铜冶炼8001000吨/年，铜电解能力吨/年，综合利用硫酸铜能力1100吨/年，生产硫酸能力4000/，氧化铁生产能力6000吨年。近年来，根据xx矿业有限公司铜矿开采设计，其井下铜矿开采设计方案为：采用分期建设原则，前期开采范围为+580~+700米高，后期开采范围为+米标高。设计采用双斜井开拓运输方案，主斜井在开采矿段中央，沿35线布置，采用单箕斗带平衡锤提升工艺担负矿石提升任务副盲斜井布置在开采矿段侧翼采用单钩串车提升工艺，井口设在+米水平平硐与地表连通副斜井与各中段采用甩车道连接担负石、副产矿石、材料设备的提升任务。通风系统：在矿段北翼37线附近设计一斜井作为出风井，由650米平硐口进风，采用单一对角抽出式通风方式。排水系统：采用集中排水，即在中部矿区+400中段设中央水泵房和水仓，排入北部、+470中段泵站，各中段水集中流入中央水仓。采用二段排至+576平巷，流入尾矿库。由于xx矿区多金属矿床，由多个矿体组成。铜业分公司根据矿体的开采技术条件采用空场法开采，具体采矿方案有：留不规则矿柱的全面采矿法，留矿全面采矿法，间隔矿柱的房柱采矿法，分段矿房法，其中：19~27线区域主要采矿方法为全面采矿法；27~35线采区主要采矿方法为分段矿房法和房法；

37~45线采区主要采矿方法为全面法，房柱法分段矿房法；45~51线采矿区域主要采矿方法为房柱法。由于从八十年代初开始周边民采进入矿区滥采乱挖为了保护资源1997年公司决定铜硫矿的开采转为井下开采目前为露天井下联合开采露天开采铁矿井下开采铜硫矿。井下分为南部、中部和北部矿区：0线以南为南部矿区，0～47线为中部矿区，线以北为北部矿区。经过多年的开采，处于露采场下部的南部、中部矿区，其主要矿体已基本开采结束；随着露采场开采台阶的下降，为了确保安全，井下南部、中部矿区现已停止作业。北部矿区位于露采境界之北东，矿区受民采破坏较少，目前处在基建开拓阶段。为了使井下开采能够安全有序、正常进行，公司逐年加大投入对井下该区段原民采留下的安全隐患进行整改，采空区处理就是其重要项目之一。方设计的主要基资料及原则本方案主要以下列基础资料和主要法律法规为依据进行：①中华人民共和国国家《矿产资源法保护法安全生产法②中华人民共和国国家标准GB16424-1996关于《金属非金属地下矿山安全规程有关规定；③中华人民共和国国家标准GB6722-2003《爆破安全规程④矿山提供相关资料和图纸）xx省xx矿业有限公司铜硫矿床地质勘探报b）xx省xx矿业有限公司矿区地质地形图c）xx省xx矿业有限公司地质剖面图d）xx省xx矿业有限公司露采井下对照图）xx省xx矿业有限公司北部矿区各中段平面f）xx省xx矿业有限公司中部、北部开拓系统图在方案设计中我们始终遵循如下原则:虽然采空区群上部和地表已停止井下生产，有关井巷均已封闭，局部垮塌不会造成地表人员的伤害是空区+591m以下附近为北部矿区生产的重要场所以下又有井下至关重要的排水系统，采空区的稳定直接关系到北部矿区的正常生产和作业

人员的人身安全。本次治理的目的在于通过治理，达到采空区稳定，保1#主井及排水系统正常生产以及作业人员的生命安全。遵照国家和行业的有关方针、政策、规程、规范和安全生产的方针，本次的设计原则如下：（1）空区处理工程量小、投资省、见效快；（2）尽量利用矿山已有斜井、平巷、供水、压气、和通风等设施（）精心设计、精心施工、优化设计方案，使设计方案安全可靠，施工方便；在空区处理施工过程中，采取必要的安全技术措施，保证施工安全。（4）以人为本、安全可靠、技术可行、经济合理。（）采取边处理边监测的方法，在处理前以及处理过程中，同时加强地压监测，防止出现空区大面积陷落和大规模的地压活动。采区处理主要方此次设计处理的该采空区群位于中部和北部矿区之间的

～51线范围内，面积达2500m

2

，高度近120m，该采空区群主要是由早期民采滥采乱挖形成的。设计旨在全面摸清设计范围内各中段采空区分布情况和空区附近工程地质及水文地质情况的基础上，分析其稳定性，提出切实可行的治理方案，根除这一重大安全隐患。设计采空区处理方案是利用目前井下已经形成的充填设施，增加一部分充填措施工程，对采空区进行充填。从591段47线掘进一条充填井通地表采场于转运废石填4

#

采空区。充填工程量万m，其中4区万m充填措施工程：1425m3工程投资：507元施工工期：4

#

采空区2个月，其它空区月充填方案来解决该矿山的采空区问题是比较适合的，因为目前该矿山由于民采已经造成了一些空区群，这些空区群对目前该矿山的开采留下了极大的安全隐患。只有通过比较有效的方案对空区进行处理后，矿山才能够继续进行开采。

1-22221-2222第二章矿区地矿地质矿区位于xx西坳陷区的东侧，xx盆地东南缘xx山～贵东东西向构造带与北东向北江断裂带的复合处。xx矿区地形属南岭中高山区的组成部分床处于两条近南北走向的山脊之间的小型向斜盆地中。山岭是南北走向，北高南低，海拔高米。东南方山脊标高为+650～，海拔高度+～+1068.9m，西面xx山脊标高+～+1068m，盆地底部标高～。矿区内地表水系发育但规模较小，主要水系有两条，即东侧的凡洞河和西侧的船肚河，凡洞河流量为11000m3/d，船肚河每天最大的流量为m/d，最小流量为4000

3

/d，两者均汇入北河。主要层矿区内出露的主要地层为中泥盆统东岗岑组和中下泥盆统桂头群。矿区外露的地层有：东侧的上泥盆统天子岭组和帽子峰组，西侧的下侏罗统兰塘群，北侧的寒武系浅变质岩。现将矿区内出露的主要地层简述如下：⑴中下泥盆统桂头群（D可分为上下两个亚群。上亚群底部为砾岩和砂砾岩，上部为粗砂岩、石英砂岩及长石英砂岩。上亚群底部为砂砾岩，石英砂岩，粉砂岩，上部为绢云母页岩与粉砂岩互层。桂头群呈角度不整合覆盖与寒武系之上，与土复东岗岭组则呈连续过度关系。地层总厚度1300m。⑵中泥盆统东岗岭组（D中泥盆统东岗岭组为本区的主要含矿层位，可分为上下两个亚组：下亚组D

）为一套钱海沉积的泥质灰岩、白云岩、钙质页岩、粉砂岩、热液沉积岩，含铜铅锌多金属矿层。厚度120～160m。上亚组（Db中酸性火山碎屑为主，夹粉砂质页岩、泥岩、含黄铁矿层和菱铁矿

2222层。厚度60100m。本次采空区处理方案设计中，空区所穿过的地层从上到下分别为：⑴第四系（Q）主要为沉积类型的残坡积层洪积层和人工堆积层度10-20m布在以上。残坡积层、冲洪积层主要为块石、亚粘土人工堆积层主要为采场剥离弃土。此层松软，结构较差，稳定性不好。⑵中泥盆统东岗岭组上亚组（D

b

）以中酸性火山碎屑沉积为主，下部泥质粉砂岩、页岩与沉凝灰岩互层，夹菱铁矿、黄铁矿层；中部为中酸性英安质沉凝灰岩、沉火山角砾岩，夹粉砂质页岩、透镜状灰岩、含石膏粉砂岩，夹铜矿层。但此位置极少铜矿层上部为泥砂质页岩、粉砂岩夹沉凝灰岩，含菱铁矿。厚度50m，分布在以上。此层岩石松软，遇水膨胀性大，极不稳固。⑶中泥盆统东岗岭组下亚组（D

）为浅海相碳酸盐岩沉积，下部为深灰、灰色薄层状粉砂岩、页岩夹白云质粉砂岩、白云岩、泥灰岩，铜硫矿层多含于此；上部为灰、浅灰色中厚层状泥炭质灰岩、泥灰岩、钙质页岩。由于接触变质作用及强烈的围岩蚀变，原岩岩性多已不明显。厚度0～250m与下伏桂头群间呈整合接触，分布在470m以上。此层上部岩石整体性较好、稳固，中部铜硫矿层多为硫铁矿型，松散，稳定性差；下部岩层风化变质严重，结构较差。要质造矿区内主要发育有两组构造带，即北北西向和北东东向。北北西向构造带包括褶皱和断裂。xx斜位于矿区中部，轴向北北西，延长公里。向南北两端渐趋开阔而过度为单斜构造。向斜轴部由东岗岭组地层组成，东翼较陡（60°～70°西翼较缓°～50°区主要铜硫矿体即赋存在此向斜之槽部。北北西向断裂十分发育，主要的和裂，属成矿前的控矿构造。北北东向主要表现为成矿后的断裂构造，即组断裂，它们破坏了矿体的完整性。⑴褶皱矿区为一向斜构造，位于xx与方山之间，轴向北北西，两翼由两列近南北的断裂所夹持，向斜向南翘起，向北倾伏。⑵断层

1-22311-2231矿区断裂构造比较发育，有北北西向北东向Fb）及北东东向）三组断裂其中北北西向断裂在成矿前形成为控矿构造北东东向断裂为成矿后压扭性断裂，切断了北北西向断裂及矿体。⑶节理矿区主要发育有三组剪性节理，第一组节理走向近南北，与褶皱轴大致平行；第二组走向北东东，发育与流纹斑岩及花岗闪长斑岩体中；第三组走向北西西，也发育与xx流纹斑岩及花岗闪长斑岩中。影响空区的主要地质构造有：⑴方山-凡长岭逆断层（

）位于采空区东侧，走向北340°～350°，倾向西，倾～，破碎带宽。该断层早期为逆断层、后期呈正断层。此范围内的铜硫铅锌矿体沿断层分布。⑵xx横断层（Fc1

）展布于矿区2～47之间走向北东60°层横贯矿区中部切断所有岩层及矿体。倾向北北西或南南东倾角65°～85°碎带宽度断扭性为主垂直位移较显著，水平位移3－50m盘向西移动断层处在采空区南部其与其它矿体分开。要石学征⑴岩体稳定性的地质背景矿区出露地表从老到新有寒武系t盆系中下统柱头群Dgt盆系中统东岗岭（D盆系上统天子岭（Dt峰（Dam系下统蓝塘（In第四纪沉积物（Q）其中泥盆系中统东岗岭组泥灰岩及生物碎屑灰岩为主要含矿层。主要火成岩为流纹斑岩和花岗闪长斑岩，并少见辉绿矿、粗玄武岩等岩脉。矿区围岩普遍遭受强烈的蚀变，主要有硅化、钾长石化、绢云母化、绿泥石化、矽卡岩化、角岩化等。⑵矿岩主要物理力学性质①矿石比重矿区内各类硫化矿石的比重与含硫量的多少密切相关（见表2-1

表各类矿比重型

5

15%

不同含硫量矿石的比重（㎝3）20%2530

40%

4045%石石

②矿石自然湿度：含水–5.44,平均﹪。③矿石松散系数：–1.94平均。④矿岩自然安息角：硫化矿石自然安息角°；灰岩自然安息角°。⑤矿岩力学性质表2-2）表2-2各类岩的力学性表矿岩名称致密块状黄铁矿致密块状磁黄铁矿浸染状黄铁矿浸染状磁黄铁矿浸染状铅锌矿石灰岩硅化灰岩硅化石英砂岩砂岩页岩流纹斑岩

抗压强度（）116.0-154.8

抗剪强度（MPa13.44-18.3484-124.0306.0-439.0

普氏系数（f）8.58.5矿地质特征水文质征矿床位于近南北走向的xx与方山山脊之间的小型向斜盆地中，东面方山山脊标高为

33650～面xx山脊标高为800～地底部标高为～635m,盆地汇水面积约2矿区地形有利于地表水和地下水的排泄。矿区地表溪流较多东侧的凡洞河发源于xx南部发源于麻溪坳的几条溪流往南流向凉桥后与凡洞河汇合，流入翁江。西侧的船肚河，向西北流入北江。各溪流流经矿区地段均为透水性弱的地层，入渗条件差，对矿坑充水影响不大。矿区气候为亚热带气候，年降雨量大，且年降雨量比较均匀1978年平均降雨量为最大降雨量为mm1980最小降雨量为1657.4（1986日最大降雨量mm（58最大降雨量（198058年内除11月和份降雨量稍小时其他各月降雨量一般都在～200上。矿区是一个地形与构造相一致的小型向斜盆地。向斜轴部为泥盆系中统东岗岭上亚组沉凝灰岩、粘土岩和下亚组灰岩、蚀变岩。东翼以断层Fa与泥盆系中下统桂头群石英岩相接触，西翼以断层Fa

3

与流纹斑岩（英安斑岩岗闪长斑岩相接。向斜向南翅起，渐逐消失，并被徐屋火成岩体和桂头群石英砂岩所封闭。向斜向北倾伏，北端折向北东，逐渐成窄口，被Fa断层切断，形成一个以地表分水岭为界的近水封闭的小型储水盆地。⑴含水层xx矿区主要含水层为：①第四系残坡洪积空隙含水层布于较为平缓的山坡和盆地的低洼处～20m,水量小且受降雨控制。②泥盆系中下统桂头群石英砂岩弱富水风化裂隙含水带。分布与xx向斜东翼，为矿体的底板，浅部风化强烈，风化带厚度3～含水带透水性弱，泉水流量为4～CK124揭露该层于65m处的涌水量0.251L/s（受Fa

2

断层影响所致部岩石致密坚硬，简易水文钻孔全见返水。③泥盆系中统东岗岭下亚组灰岩弱富水风化裂隙含水带。东岗岭下亚组灰岩为矿体直接围岩，分布于向斜轴部，其上大部分被上亚组粘土岩覆盖。轴部厚度14～230m,两翼7100m,由于含泥质、硅质较高，加上蚀变作用的影响，无论是地表还是深部都不见或少见溶蚀现象，岩石抗风化能力较强，风化裂隙不发育。④火成岩（流纹岩、花岗斑岩）弱富水风化裂隙含水带。流纹斑岩和花岗闪长斑岩是矿体的直接（部分间接）底板，岩体浅部风化裂隙发育，风化带深度—一般为50风化裂隙含水带透水性弱，富水性小。但在构造断裂发育地段，透水性较强。

⑵主要隔水层矿区主要隔水层有：①泥盆系中统东岗岭上亚组沉凝灰岩、粘土岩隔水层。该层分布于向斜的轴部，为矿体的直接顶板。厚度0～一般为6～80m。该层成岩作用差，风化强烈，风化后呈土状，具有塑性和硬塑性，属良好的隔水层。②非风化带隔水层。前述桂头群石英砂岩、东岗岭下亚组灰岩、火成岩，在东风化带以下岩石致密坚硬，岩石完整，归属隔水岩层。⑶裂隙构造和老窿的含水性矿区主要断裂有北北西向Fa组断裂和北东东向组断裂Fa组断裂的透水性一般较强，Fc组断裂属剪切性质，有断层泥充填，透水性弱。矿区内老窿星罗棋布，但所在层位多为东岗岭上亚组的不含水层。多数窿内不积水，且老窿多位于地形高处，年久倒塌，窿口封闭，无水源补给，对矿坑充水一般无影响。因此，矿区是一近于封闭的含水弱的储水构造，与区域地下水无水力关系。矿体赋存标高一般都在当地侵蚀基准面以上，矿区地下水以垂向补给为主，含水层主要为基岩风化带裂隙含水层，其透水性弱，富水性小，断裂构造发育地段岩石较破碎，裂隙较发育，透水性较强，有利于大气降雨和第四系孔隙水的补给。区内地表溪流流经地段，多为东岗岭上亚组隔水层，局部地段为灰岩，但透水性弱，渗入条件差，与地下水水力联系不密切。矿区水文地质条件属于简单类型。采空区地段的主要水文地质条件为：采空区对应的地表为粤北南岭低山区，山高坡陡，地表西高东低，西面为铜采场临时边坡，东面为槽对坑尾矿库，西面地表水一部分经采场排水沟汇入铜采场坑底667水沟，集中流入槽对坑尾矿库，另一部分经采场边坡的空区裂缝渗入到井下。由于受地下开采活动的影响，中部矿区塌陷，边坡变形开裂，使地表水渗入加大，地表水经中部空区和巷道，流入本采空区。尤其是雨季地下水的径流和渗透，加大了采空区垮塌的危险性。本空区地下水排水条件较好，所有地下水均流入水仓排出，没有造成空区积水。境质件矿区气候为亚热带气候，全年温暖多雨，年平均气温20.2℃，夏季最高气温33.8℃，

2222冬季最低气温-℃年平均降雨量2206.7mm年蒸发量为1467.7mm。有暴雨时，小时最大降雨量达38mm/h。矿区11月12和1份降雨量稍小外，其余月份月均降雨都在100~200mm以上。矿区春天阴湿多雾，夏秋凉爽，冬季有短期冰冻。区内常年主导风向为北风。矿区地表内水系发育，但规模较小。主要水系有两条，即东侧的凡洞河和西侧的船肚河，凡洞河流量为

/24h，船肚河每天最大流量为

70000m/24h，最小流量为4000m

3

/24h两者均流入北江。矿区地方经济以农林业为主，人口稀少，周围主要村镇有xx镇及凡洞村。北部矿区采空区对应地表x:18280-18460间的铜采闭坑采场之内。此范围东边100m东线公路，南部200m外为2井和铜选厂，西面为铜采临时边坡，北面为自然山地。其中线铜采闭坑采场允许陷落，但陷落过大对东线公路和铜采场临时边坡有一定的影响。工程质征采空区处理中，各个采空区的主要工程地质特征为：⑴4

#

采空区4#

采空区原为厚大的高硫高铜矿体整个采空区最大长空区方向南北最大宽70m，高场倾角°～90°。采空区顶板铜矿基本采完，估计已到断层位置。底板为高硫矿，大部分没有开采。空区顶板岩层为多为灰岩，走162°，倾72°～°，岩石解理、裂隙不发育，f系数10-12，稳定性好。空区底板为硫矿层，走向°，倾向°，倾角°～°，硫矿石本身为粉状，细颗粒状结构，f系数，不够稳固。空区北部岩层为D

，较为稳定，南部为硫矿层，稳定性较差，矿岩性质同上。⑵5

#

采空区5#

空区原为层状铜硫矿体，空区长65m，走向340°，倾向60，倾角°～°，宽20m，高15m此采空区为民采空区，只是回采了矿体中的高品位铜矿石。空区顶板岩层为D走向150°～°倾向60°～°倾角°f系数8-10围岩蚀变严重，含绿泥石、绢云母，节理十分发育，不稳固。

空区底板为铜硫矿石，每层，互相交替，其中铜矿石f系数8-10，稳定性较好。走向～160°、倾向°～、倾角°～°。硫矿石产状与铜矿相同，矿石呈松软粉状、颗粒状结构，f系数6-8，不稳固。⑶6

#

采空区6#空区原层状高铜矿体，采区长65m、走340°、倾向60°、倾角70°。空区宽度30m，高度采空区顶板为低硫矿，走向155、倾向、倾角°、矿石为粗粒状结构，f数，较为稳固。采场底板为高品位硫矿石，走向、倾向°、倾角°，矿石为粉状，颗粒状结构，f系数，不够稳固。

第三章主要开采方案概xx矿产资源丰富地质条件和矿床产出的空间位置分为上部风化淋滤型铁矿床，中部火山沉积—热液改造层状菱铁矿床，下部火山沉积—热液改造层状铜铅锌多金属矿床和西部斑岩型钼矿床。风化淋滤型褐铁矿矿床，探明储量1亿吨。经过三十多年的开采，剩余储量尚可开10-13。层状菱矿床，探明储量万吨，因品位太低（平均含Fe）工业上尚难以利用。层状铜铅锌多金属矿床，规模大品位中等，经济价值高。矿石类型有黄铁矿石，磁铁矿型铜矿石，黄铁矿石，磁黄铁矿石和铅锌矿石。主要开采技条件程质件铜铅锌多金属矿床赋存在东岗岭下亚组地层中，北69，南34，长达3100m,平均宽，矿化面积㎞。矿体由大小个矿体组成，其中号矿体规模最大，其它为2、14和16矿体，其余皆为零星小型矿体。矿体的形态产状明显受xx背斜构造的控制轴部厚大，两翼教薄。矿体一般呈层状、似层状随岩层褶皱起伏，矿体走向北北西，倾向北东或东，倾角平缓多为25°左右。地下含硫矿体，但品位不高，矿区主要断裂有北北西a组断裂和北东东向断裂。断裂的透水性一般教强Fc组断裂属剪切性质有断层泥充填透水性弱矿石自然湿度：含水2.31~5.44%，平均。矿石的松散系数：，平均1.76。矿岩的安息角：硫化矿石自然安息角40灰岩自然安息角39度开采区域主要岩体普氏系数f均在10以上最高达到22矿岩均属稳固和极稳固具有良好的开采技术条件地表有露天铁矿，故地表不允许崩落。

文质件矿床位于近南北走向的xx与方山山脊之间的小型向斜盆地中，东面方山山脊标高为650—面xx山脊标高800—地底部标高620—地汇水面积约5㎞，矿区地形有利于地表水和地下水的排泄。矿区地表溪流较多东侧的凡洞河发源于xx南部发源于麻溪坳的几条溪流往南流向凉桥后与凡洞河汇合，流入翁江。西侧的船肚河，向西北流入北江。各溪流流经矿区地段均为透水性弱的地层，入渗条件差，对矿坑充水影响不大。矿区内老窿星罗棋布，但所在层位多为东岗岭上亚组的不含水层。多数窿内不积水，且老窿多位于地形[高处，年久倒塌，窿口封闭，无源补给，对矿坑充水一般无影响。因此，矿区是一近于封闭的含水弱的储水构造，与区域地下水无水力关系。矿体赋存标高一般都在当地侵蚀基准面以上，矿区地下水以垂向补给为主，含水层主要为基岩风化带裂隙含水层，其透水性弱，富水性小，断裂构造发育地段岩石较破碎，裂隙较发育，透水性较强，有利于大气降雨和第四系孔隙水的补给。区内地表溪流流经地段，多为东岗岭上亚组隔水层，局部地段为灰岩，但透水性弱，渗入条件差，与地下水水力联系不密切。矿区水文地质条件属于简单类型。主采矿方案开拓统为了开发地下矿床，从地表下地下掘进一系列井巷通达矿体，便于人员出入以及把采矿机械设备、器材等送往各采区工作面；同时把采出的矿石由井下运往地表，使地表与矿床之间形成一条完整的运输、提升、通风、排水、动力供应等生产服务井巷，这些井巷工程的建立称矿床开拓。为开拓矿床而掘进的井巷称为开拓井巷，其在平面以及空间上的布置系统就构成了该矿床的开拓系统。根据开拓井巷在矿床中所起到的作用，又可分为主要开拓井巷和辅助开拓井巷。凡属主要运输矿石的井巷，无论其地表有无出口，均为主要开拓巷道；采矿时起到辅助作用的井巷就为辅助井巷。考虑到xx矿体赋存条件和现在阶段开采的特点，计采用盲斜井+平硐联合开拓。

采矿案由于xx矿区多金属矿床，由多个矿体组成。铜业分公司根据矿体的开采技术条件采用空场法开采，具体采矿方案有：留不规则矿柱的全面采矿法，留矿全面采矿法，间隔矿柱的房柱采矿法，分段矿房法。1927区域主要采矿方法为全面采矿法；2735采区主要采矿方法为分段矿房法和房柱法；3745采区主要采矿方法为全面法，房柱法和分段矿房法；4551采矿区域主要采矿方法为房柱法。3.4采空区对目前采矿作业的影响目前处在空区附近的重要工程有：（1）中段：空区以西以北150m的北部运输主巷。（2）中段：空区以西的中段石门和运输主巷。（3）中段：空区矿柱中间的中段车场。空区西面的中段运输主巷。（4）中段：空区北面的中段车场和运输主巷。（5）通过空区中间的间柱和空区底部的1#主井。（6）在空区间柱之中的排水系统管道井。（7）空区底部470段47-472布置的470排泵站。1#

主井、515530中段车场和主巷为北部生产的主动脉，排水系统的正常运转为北部安全生产的首要条件。如果空区出现垮落，将会直接导致北部矿区停产。

第四章采空区空间分布及周环境情况采空区分布述采空区群位于中部和北部矿区之间的4～51线范围内达㎡近120m，该采空区群主要是由早期民采滥采乱挖形成的。采空区分布征及空间形区布征北部矿区4～51东采空区群位于x:18300-18500、、z:500-669.5之间，长、宽各中段采空区面积300-2500㎡不等；体积最大为近18万区以大空区为轴心围分布有大小不等的小空区中530-610大空区4#

)为直立的倒锥形空区大空区北侧530-560连着两个长方体形状的空区56)此三个空区有一个失稳，都会使其中间矿柱破坏，造成其它两个空区的连锁反应，使整个空区群塌陷。空区分形和何数目前已经形成的主要采空区群主要空区如表所示。表4-1主要空区几参数及空间布几何参数

与相邻空区的距离间距（m）空区编号

中段

位置

长

宽

高

面积

体积

顶

底东

南

西

北

(㎡)

)

柱

柱123

650630630-617

4747-49

307040

161530

151510

4501229910

350055326066

××25

302715

85108

×××

014×

141040617

47-49

原有民采空区在开采过程中由松渣填满

4

530-610

47-49

65

32

80

1950

175900

×

×

90

12

10

55

548

49

64

20

15

768

6144

10

15

×

10

×

667

530-548470-510

6530

3020

20

1755480

171486400

××

1480

10×

×30

×7

××8

515

47

40

20

10

450

3000

×

×

×

10

6

591011

500500500

474747

261630

161215

1210

320192420

224016002800

6××

30×20

7××

52030

×510

×9×合计

注：表中所列几何参数长、宽、高均为最大值,部为近似观测值。采区周围环境情采空与表地的响系北部矿区采空区对应地表x:18280-18460间的铜采闭坑采场之内。此范围东边100m东线公路，南部200m外为2井和铜选厂，西面为铜采临时边坡，北面为自然山地。其中线铜采闭坑采场允许陷落，但陷落过大对东线公路和铜采场临时边坡有一定的影响。采空与下程置空分关200411，中部矿区后期坑663井采掘作业全部停止，井口已经封闭，也就是说采空区附近47以南以上均已停止作业前处在空区附近的重要工程有：1、中段：空区以西、以北150m的北部运输主巷。2、中段：空区以西的中段石门和运输主巷。3、中段：空区矿柱中间的中段车场。空区西面的中段运输主巷。4、中段：空区北面的中段车场和运输主巷。5、通过空区中间的间柱和空区底部的1

#

主井。

226、在空区间柱之中的排水系统管道井。7、空区底部470段47-47布置的470水泵站。1#

主井、515530中段车场和主巷为北部生产的主动脉，排水系统的正常运转为北部安全生产的首要条件。如果空区出现垮落，将会直接导致北部矿区停产。

222222第五章采空区地质况主要采空区程地质情况#采区4#采空区为厚大的高硫高铜矿体整个采空区最大长空区方向南北最大宽70m，80m场倾—。采空区顶板铜矿基本采完，估计已到断层位置。底板为高硫矿，大部分没有开采。空区顶板岩层为D多为灰岩走向162°倾角72°82°岩石解理裂隙不发育，f系10-12，稳定性好。空区底板为硫矿层，走向，倾向72°，倾角20°45°，硫矿石本身为粉状，细颗粒状结构，f系数，不够稳固。空区北部岩层为D

，较为稳定，南部为硫矿层，稳定性较差。5#采区5#

空区原为层状铜硫矿体空区长65m向340°倾向倾角—宽20m，高15m。此采空区为采空区，只是回采了矿体中的高品位铜矿石。空区顶板岩层为D，走向—160°，倾向—70°，倾角0°，f系数，围岩蚀变严重，含绿泥石、绢云母，节理十分发育，不稳固。空区底板为铜硫矿石，每层，互相交替，其中铜矿石f系数8-10，稳定性较好。走向—160°、倾向60°70倾角15°20°。硫矿石产状与铜矿相同，矿石呈松软粉状、颗粒状结构，f系数6-8，不稳固。6#采区6#

空区原为层状高铜矿体，采区长走向340°、倾向60°、倾角70°。空区宽度30m，高度采空区顶板为低硫矿走向155°倾向65角33°石为粗粒状结构f系数8-10，

较为稳固。采场底板为高品位硫矿石走向倾向65°倾角33°矿石为粉状颗粒状结构，f系6-8不够稳固。采空区水文质条件采空区对应的地表为粤北南岭低山区，山高坡陡，地表西高东低，西面为铜采场临时边坡，东面为槽对坑尾矿库，西面地表水一部分经采场排水沟汇入铜采场坑底667水沟，集中流入槽对坑尾矿库，另一部分经采场边坡的空区裂缝渗入到井下。由于受地下开采活动的影响，中部矿区塌陷，边坡变形开裂，使地表水渗入加大，地表水经中部空区和巷道，流入本采空区。尤其是雨季地下水的径流和渗透，加大了采空区垮塌的危险性。本空区地下水排水条件较好，所有地下水均流入水仓排出，没有造成空区积水。

第六章采空区压活动稳定性分析采区群地压活动况该采空区在开采过程和停产期间基本处于稳定状态，一直没作任何处理。几年来，局部出现过下列几次不稳定状况：⑴591段巷道穿过4

#

采空区西侧时，空区底板硫层垮塌，巷道冒顶。⑵548段5

#

采空区停止作业后，受相邻采区爆破震动的影响，出现较大面积冒顶。⑶530段6

#

采空区闭采后，底板片帮滑落，堵死主巷，后来主巷因此改道。采区稳定性分析根据采空区分布情况和对现场地质情况的调查分析—线采空区群失稳有下列几种可能性。⑴采空区上盘和南部端帮沿Fa2和断层整体滑落。采空区铜硫矿体受上述两个断层控制，矿体沿断层分布。断层破碎带里的充填物受地下水的侵蚀，其胶结附着能力减小，形成最薄弱的自然滑落面。⑵4

#

采空区顶柱垮塌在4

#

空区顶板与630中段之间有一条民窿民采空区在中段回采过大量矿石，后在开采过程中填满，位置和形态没有图纸资料，这些空区破坏4#采空区顶板的整体性，空区顶板极有可能因此失压垮落。⑶4

#

、5

#

、

采空区之间矿柱破坏在中段，4#采区、采区、采区，并列出现在—线范围之内，其矿柱厚度最小的只有56m且矿柱为含硫较多的矿石，其整体稳定性差初在530场主巷曾出现过一次垮方原主巷不得已改道此范围的矿柱是整个采空区群最薄弱的位置，一旦出现垮落，将会使地压重新分布，造成其他矿柱破坏，整个采空区出现大面积塌方。⑷4#场底板滑落4#空区面积大，底板为高硫矿石，稳定性差，且空区底板坡度在80°以上，一旦受外界破坏震动等因素影响，极有可能出现大面积滑落。

2222以上几种破坏形式，其最大可能发生、危害最大的是#、6采场间距的破坏，造成的采空区大面积塌方。如果出现这种情况，将会直接破坏530场、主巷1井，以及排水系统设施，致使北部矿区停产。地事故的经验与训➢铜矿井下开采以来，曾现过几起塌方事故，其主要原因有；➢采场过大，矿柱过小；➢上下采场矿柱位置不对，上采场矿柱悬吊于下采场之上，起不到作用；➢采场采掉了情况不明的采空区的矿柱；➢顶板预留厚度不合理；➢采场顶板与D

b

层之间的保护层过小，顶板承受不了Dd

b

层吸水澎涨的压力；➢露采最低台阶离井下采太近，地面大爆破震动的影响；➢井下空区处理不及时，填欠账；➢虽然几次塌方事故的出给井下生产造成了一定的损失，但幸运的是，几次塌方都没有造成人员伤害，其经验也是值得总结的；➢大塌方之前必然有一定预兆，观察愈仔细发现就会愈早；➢小的冒顶和塌方要引起够重视，及早采取相应的防患措施，可将事故的损失降低到最小；➢不能及时充填的采空区尽早封闭，这样，可减少塌方产生的冲击波对矿井的破坏和人员的伤害；➢先进的地压监测设备可帮助人们及时预测塌方事故。

第七章采空区治理案研究治的目的和原则虽然采空区群上部和地表已停止井下生产，有关井巷均已封闭，局部垮塌不会造成地表人员的伤害，但是，采空区591以下附近为北部矿区生产的重要场所，530以下又有井下至关重要的排水系统，采空区的稳定直接关系到北部矿区的正常生产和作业人员的人身安全。本次治理的目的在于通过治理，达到采空区稳定，保1主井及排水系统正常生产以及作业人员的生命安全。治理原则是：以人为本、安全可靠、技术可行、经济合理。影采空区围岩稳性的主要因采空区的形成使其周围一定范围的岩体应力重新分布，导致岩石变形、破坏和移动。如果垮落的岩石量不能使空区消除，在新的空区边界又会发生再一次循环变形、位移和破坏。由采空区引起的岩体移动和破坏形式、范围和时间受一系列因素的制约，有的仅对井下生产发生影响，有的则波及到地表，出现地表开裂、下沉和塌陷，在一定地形条件下，可能发生山崩、滑坡、滚石、泥石流等现象。岩体失稳及移动主要取决于岩石性质、岩层组合结构、地质构造、开采深度、矿体倾角、采矿方法、矿柱及回收状况、空区形态、规模、空区存在时间和处理方法、水文地质条件、地表地形等因素。在不同的因素影响下，岩体移动显现不同特征，影响程度也不相同。岩石性质，特别是物理力学性质是影响空区稳定性和岩石移动过程的主要因素之一。岩石性质的特殊性和复杂性是岩体移动问题复杂化的主要原因。岩体中各种构造（断层、节理、裂隙、层面、破碎带）所形成的弱面使岩体强度降低。我过大多数金属及非金属矿山大范围岩移动实例表明：岩体移动经常沿大的构造弱面开始，移动时产生的裂缝大多是原有弱面的发展和扩大。可以说地质构造弱面在相当程度上影响由开采引起岩体移动的发展，控制了它的扩展范围。岩体倾角决定了空区的赋存特征，从而影响了顶底板岩石受力状态和变形破坏过程。

缓倾斜矿体采空区中部顶板一般受压弯曲下沉。然后拉裂破坏；邻近未采区段的矿石或围岩则多受剪切破坏急倾斜矿体空区上盘棱柱体向下滑移则多为剪切作用矿体倾角大，矿体下盘方向水平移动量增加，岩体移动范围随之扩大；而上盘承受的覆盖岩层重力的法向分力减小。因此，急倾斜矿体开采所形成的空区在一定程度下稳定性较好，但开采深度加大并形成大规模空区，则有突然大范围崩落的可能性。不同倾角矿体的空区对地表影响不同。采空区容积相同条件下，在单位面积上，急倾斜空区要比缓倾斜空区对地表影响区内起到更为集中的破坏作用，容易成柱塞式垂直剪断破坏。在处理空区效果上，二者也有差别，不论用充填法或崩落法处理空区，当松散体压缩率相同时，较大的急倾斜矿体采空区不易保持稳定，松散体易随开采下降而不断向下移动或垮落，是造成地表不断沉降的原因之一。开采深度、空区规模及存在时间对岩体移动影响很大。多数急倾斜薄矿脉群处于山区地形并露出地表。开采空区引起地表岩移随开采深度及脉群密集程度而有不同特征。脉群稀疏，脉距大于20~30m，深较浅且有一定数量矿柱支撑空区时，由开采引起的岩体移动及地表塌陷现象少；脉群密集，采深增大，能引起大规模岩体移动并使地表破坏。中喃地区急倾斜钨矿脉群采空区的岩体移动多呈上述规律。一般情况下埋藏浅的后矿体的空区易发展至地表导致地表塌陷和破坏采深增大，空区两帮岩体移动发展到地表所需时间增长，对地表的影响面积也随之增大；采深超过一定数值，岩移也可能不波及地表或影响较小采空区不进行充填时，矿体厚度是决定崩落高度的重要因素，厚度愈大，岩移过程更为剧烈，岩层下沉和其他变形也随之增大、矿体平缓时尤其明显。当岩体移动发展到地表时候，开采深度和厚度影响移动角的大小。地表最大下沉值和采动程度有关。充分采动时，地表下沉达最大值，不再随空区增大而增大。在金属矿山，由于矿体形态变化大，有的连续空区规模不大，多属非充分采动，其地表最大下沉值随采空区增大而增大。空区规模大小直接影响其稳定性和岩移活动范围。大面积连续空区较易垮落，岩移范围大相邻空区距离较近时它们的影响可相互助长而使危害加剧地下空区总量相同时，若被强度足够的矿柱或无矿带分割，隔离，则其稳定性提高，岩移幅度减小。在同一水平面积下，长宽值接近。跨度大的空区较之长宽相差大、跨度小者更易于崩落。采矿方法及空区处理方法不同，岩体移动特征不同。用崩落法开采或采后用崩落围岩

方法处理空区，岩体移动一般可得到充分发展，并比较容易发展到地表。覆岩稳固时，其崩落可能滞后于回采，也会形成空区；为保证回采安全，要在其下保持足够厚度的崩落岩石垫层。用充填法开采或采后充填处理空区，能较好地控制或减小岩移幅度和剧烈程度，其移动过程具有平缓的特点，即使岩移发展到地表，其影响范围及对地表的破坏程度也较小。用永久矿柱支护空区时，只要围岩稳固性和矿柱强度足够，可使空区在较长时间内保持稳定。但当空区范围扩大，时间过长，矿柱超载破坏，将导致岩层大面积崩落，并可能波及到地表。大爆破的冲击和震动，影响空区的稳定性；一些矿山的时间证明，矿柱破坏或空区垮落往往和相邻区段大规模爆破有关。地形平缓时，地表岩体移动一般以下沉盆地或塌陷漏斗的形式出现，影响范围限于空区形成的移动带。地形陡峻时空区岩移发展到地表可能引起山崩、滑坡、滚石及泥石流，它的激烈程度和波及范围，往往超过整体岩层移动范围。国外主要治理方现在关于采空区处理，对于不同的矿山有不同的方法，总体来说有以下几种：填理空充填处理空区可以减小岩石和地表移动的幅度，并减慢上述移动的发生和发展过程，防止大面积地压活动，并有助于解决尾矿和采掘废石的堆放问题。充填处理空区的作用，在锡矿山锑矿、红透山铜矿以及江西钨矿等不同类型矿山都得到证实。和其他处理方法比较，充填法处理空区一般建设投资较大（特别是水力充填，费用较高，工艺较复杂。主要在下列情况下采用1）地表需要护）为控制岩石移动对井下设施或作业区的有害影响，采用其他方法处理达不到目的或不合理）仅管充填设施投资较大，但因充填量大，所以在经济上也合理。处理空区主要采用废石干式充填和尾砂、碎石水力充填。废石干式充填空区的优点是：充填系统及输送简单，材料来源较易，充填成本低。急倾斜薄矿脉群采空区用这种方式取得了较好效果。缺点：充填体沉降率较大，难于接顶，废石人工充填效率低，有时需从地表采石，增加充填成本。尾砂、碎石水力充填空区优点：充填较致密，接顶程度好，可更好地控制顶板岩层移

动和崩落，保护地面安全，提高矿石回收率；用尾砂充填，更可改善地表环境，减少尾矿坝库容；充填料用管道输送的效率高，能力大，充填机动灵活。缺点是，建立尾砂分级、碎石破碎、充填输送系统等设施的一次投资大；充填工艺技术管理要求严格。空区充填和回采工作应协调进行。应根据开采顺序、矿块开采强度，充填准备时间和充填速度、岩石性质、地质构造弱面状况、允许暴露面积和时间等因素确定合理的充采周期，以提高充填效果和顶板管理效果。如果空区充填过分滞后于回采，导致空区顶板冒落、矿柱变形，破坏，给空区充填工作带来困难，作业区的地压也将激增。对已经形成的大量空区，往往以先充填关键部位的原则确定充填顺序。一般可优先充填下述区段：⑴保护地表或井下工程设施的区段；⑵空区与回采作业区隔离的区段；⑶地质构造弱面密集带或已有地压活动呈现的区段；⑷大的连续空区，充填后使空区变小或使空区分割。落岩理空崩落围岩处理采空区的实质是，用崩落围岩充填空区或形成缓冲岩石垫层，以控制矿山压力，转移或缓和应力集中，防止围岩大面积突然崩落产生气浪对生产区巷道、设备和人身的危害。和充填处理空区比较，本法简单易行，成本一般较低。如能及时处理，并达到要求的崩落范围和厚度，可以保证生产区的安全，缓解直至消除应力集中。崩落围岩处理空区在生产中应用比较广泛，一般使用于：⑴地表允许崩落。如地表需要保护，则须矿体埋藏很深、矿体覆岩不会整体位移，确保崩落后岩移不会发展至地表。⑵回采矿柱和处理空区常同时进行，矿石贫化、损失大，则宜用于矿石价值和品位不高的矿体；围岩含矿有利于使用本法；⑶用于各种稳固性的围岩，但用强制崩落围岩时，其稳固性应能保证放顶工程稳定和作业安全。崩落围岩的方法的有强制崩落、自然崩落或二者的联合。A强制崩落围岩处理空区

当围岩稳固、整体性好、不能自然崩落时，用爆破强制崩落围岩，和自然崩落比较要多花处理费用，使崩落围岩的范围、数量和时机可以控制，容易满足空区处理的要求。强制崩落围岩有下列几种情况⑴空区距地表较近，强制崩落覆岩使空区与地表联通，崩落地表有利于减少下部空区处理工程量，大大缓解，甚至消除下部矿体应力集中。⑵空区离地表较远，强制崩落围岩充填空区，这种方式利于降低相邻采场的支撑压力，但需要很大的处理工程量。⑶局部或间隔强制放顶，形成缓冲垫层或隔离带，保护作业区安全。根据矿岩稳固性以及适时、安全、利于地压控制、尽可能地在空场下多放矿以降低矿柱回采损失、贫化的原则确定强制崩落围岩的时机：①不留矿柱的孤立盲空区、矿房采完后就可崩落围岩；②留有间柱而无顶柱的空区（急倾斜矿体的第一阶段，缓倾斜矿体，规模较大的孤立盲矿体所形成的空区矿岩稳固性允许的条件下，先回采部分矿柱再崩落围岩。③留有间柱和顶柱而矿岩稳固性不够时，崩落矿柱和崩落围岩同时进行，但矿柱超前起爆。开采急倾斜矿体形成的空区，如不因上部空区未消除而遗留重大隐患，一般采用局部强制崩落围岩形