某选矿厂受下部采空区影响的安全分析.pdf

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1、工程技术推广中国科技信患2014年第18期‘CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONSep．2014原学政原学政河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院原学政(1981一)男，籍贯：；．-'jr南武陟．本科工程师，研究方向：非煤矿山安全。DOI：10．3969／j．issn．1001—8972．2014．18．023某选矿厂受下部采空区影响的安全分析某选矿厂位于河南省西部山区，距离河南省洛阳市约9．3m，最大采宽8lm。空区Ⅳ和空区V相通贯通，总面160km，交通便利。该选矿厂

2、始建于上世纪80年代，后积15810m，总体积143290m。逐步扩建至生产能力达到每天1万t。由于受前期采矿企通过实地调查，该采空区尚未出现大面积垮落现象，业疯狂开采，导致在其下部形成大量采空区，严重影响到暂时处于相对稳定状态，但空区Ⅳ和空区V已出现局选矿厂生产安全。部地压活动现象，是本次分析主要对象。空区中保安矿调查资料及数据柱出现不同程度的竖向裂缝，一般长0．3m～1．2m，宽在已知资料基础上进行了实地测绘(地表控制测量、3ram～5mm，裂缝间距lOcm～20cm左右，部分矿柱及地下巷道及采空区测量，地

3、面10000t／d选厂主要建筑物、空区侧壁出现开裂，剥层现象，局部塌方3处，最大冒落构筑物及附属设施定位测量，地表地质调查点定位测量)量150m左右，最大冒落块度4．2m，并有继续冒落的迹象。和地表及地下地质调查(矿体产状、走向、厚度、地下开在测量空区V过程中，因受地表露天爆破影响，井下出现采状况、矿柱预留情况、岩移情况)。经过调查共圈得选局部小片帮和浮石掉落。矿厂地下形成5个采空区，编号分别为I、Ⅱ、111、Ⅳ和V。采空区失稳主要因素分析经过调查空区I、空区Ⅱ、空区Ⅲ位于选矿厂东南部，采空区稳定性的影响是综合

4、的，每个采空区都有各自空区I面积857m，体积4285m；空区Ⅱ面积1890m，的决定性因素，采空区一旦失稳，就会对上部地表选矿厂体积8630m，平均高度4．56m；空区Ⅲ面积4325m，体地基和设施造成破坏，影响采空区的因素有：积23150m，采场平均高度5．35m。空区Ⅳ紧邻选厂区(1)空区的暴露面积和体积。选矿厂下部采空区连位于选厂西部，面积3290m，体积26290m，采场平均续，特别IV和V两个采空区，且总面积15810m，总体高度为8．Om。空区V大部分位于选矿厂正下部，面积为积143290m，严重

5、影响其稳定性；12520m，体积11．7万iYt，最大采高约28m，平均采高(2)空区的暴露时间。采空区是因空场法采矿留下来／^、＼＼／＼臂／＼．，＼／／<、√≤一、、＼＼缯』，、ito＼一／l窭／＼、～。平硐一一面～～一⋯一～一—而i⋯一一⋯一一]j⋯一图1空区lV和空区V平面图图22—2’剖面图72一中国科技信息2014年第18期·CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONSep．2o14工程技术推广表1数值模拟计算所用岩土力学参数地层岩性厚度／m密度kg·m弹性模量／MPa泊

6、松比粘聚力／MPa内摩擦角抗拉强度／MPa第四系砾砂质黄土2190020O_330．06200．001栾川群石英砂岩4253060000．2520339．9官道口群大理岩白云岩l5O2700250000．226．2837．93．5矿脉石英斜长透辉角岩153200129800．2235的，形成有约6年时间，随着空区暴露时间的增加，保安矿柱和暴露岩体受到空气、微生物等侵蚀。随着时间的增加，矿柱和岩体的破坏速度不断加快，直接影响空区稳定性。(3)矿体及岩体的赋存条件。断层、裂隙、节理、风化切割等破坏岩体的完整性，削弱

7、空区周围岩体的强度，使空区顶底板产生脱层而冒落。(4)保安矿柱的数量和安好性。采空区顶板及空区中的矿柱数量太少且矿柱完好性差，其在长期的载荷作用下，出现岩移、冒顶、开裂、跨塌直至产生强烈地压活动。时间越长，影响越大。(5)采矿活动影响。井下爆破的冲击和震动，对空区周围的岩体、矿柱的影响较为强烈，甚至成为顶板冒落图3为地表沉陷图的直接原因。若采空区无序开采，特别是选矿厂下空区继续凿岩爆破，进行采掘作业，扩大采空区面积，对采空区通常应力状态下，岩体的抗拉强度很低，因此可根据抗拉稳定无疑起到破坏作用。强度准则(s，≥

8、ST)判断岩体是否产生拉破坏。(6)地下水侵蚀。地下水侵蚀可削弱岩石的强度，计算参数见表1。对岩体中弱面起溶蚀、软化和泥化作用，该采空区低于最根据上述参数模拟计算得出空区地表沉降结果，沉低侵蚀基准面，地表水可轻易灌入采空区且不易排出，对降形态参见图3：地表最终沉陷图。从图3可以看出，矿空区构成严重安全隐患。脉开采后，在地表形成了开挖沉陷漏斗，最大沉陷约为采空区上部岩体及地表应力应变规律