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摘 要： 論文摘要：為保證露天礦的產量,先進行采空區(qū)處理,再進行露天生產是不現(xiàn)實的,必須在露天采礦的同時處理采空區(qū)。現(xiàn)在采空區(qū)探測以物探為主,以地質鉆探為輔并作驗證,常用的方法有重力法、直流電法、瞬變電磁法、高密度電法、鉆探探測法等。 1引發(fā)地面裂縫、地面
論文摘要：為保證露天礦的產量,先進行采空區(qū)處理,再進行露天生產是不現(xiàn)實的,必須在露天采礦的同時處理采空區(qū)。現(xiàn)在采空區(qū)探測以物探為主,以地質鉆探為輔并作驗證,常用的方法有重力法、直流電法、瞬變電磁法、高密度電法、鉆探探測法等。
1引發(fā)地面裂縫、地面塌陷
當?shù)叵旅簩娱_采形成采空區(qū)后,采空區(qū)頂板巖層在自身重力及上覆巖層壓力的作用下,產生變形、移動。當頂板巖層內部產生的拉張應力超過該巖層的抗拉強度時,直接頂板首先斷裂和破碎,并相繼垮塌、冒落、側幫壓垮、片幫。接著上覆巖層開始變形移動,進而發(fā)生斷裂離層。隨著采煤工作面向前推進,受采動影響的范圍也不斷擴大,形成較采空區(qū)大得多的變形區(qū)。表現(xiàn)形式主要有地表裂縫、地面塌陷。地表塌陷主要表現(xiàn)在建筑物變形破壞,造成村民受災,房屋開裂成為危房,無法居住。采空區(qū)的地表塌陷,對地面上的房屋、道路、水利設施、農田、林地等設施造成巨大的破壞,嚴重影響當?shù)鼐用竦纳a生活。
2破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境
由于采空區(qū)造成的地表塌陷,引發(fā)上部水源枯竭,水土流失嚴重,土壤保濕能力受到破壞,原有上部植被大量枯死。另外,采空區(qū)內存在著大量的有毒有害氣體,當?shù)乇硭莺?這些有毒有害氣體通過塌陷縫隙外泄到地表,造成嚴重的環(huán)境污染。土體、水體、大氣的污染,使得礦區(qū)生態(tài)環(huán)境不斷下降,大量土地被荒廢,當?shù)鼐用褓囈陨娴耐恋責o法進行耕種,大量居民外遷,礦區(qū)經濟得不到有效可持續(xù)的發(fā)展。
3露天回采小煤窯的必要性及所面臨的問題
3.1小煤窯殘煤回采的必要性
1)消除采空區(qū)的地表裂縫、塌陷和殘煤自燃的安全隱患。原有井工小煤窯開采后形成的采空區(qū),通過露天開采方式進行剝離,采出殘煤,再進行回填覆土,土地復墾,可從根本上消除地表塌陷、殘煤自燃的安全隱患。2)減少煤炭資源的浪費。小煤窯通過房柱式開采,資源回采率僅為20%~40%,造成資源的極大浪費,通過對邊角煤炭資源及采空區(qū)殘留煤炭的回收,可減少煤炭資源的浪費。3)保障下組煤炭開采的安全。對于同一區(qū)域含有多個可采煤層的礦井,通過采空區(qū)的塌陷治理,可為下階段底部煤層的開采,消除不安全隱患,確保資源的有序開采。4)帶動區(qū)域經濟發(fā)展。通過回收采空區(qū)殘留煤及邊角煤,創(chuàng)造一定的經濟效益,給煤炭企業(yè)、當?shù)鼐用駧硪欢ǖ慕洕杖?促進地方的經濟增長,同時可吸收大量社會勞動力,解決地方居民的就業(yè)問題。5)保護環(huán)境、恢復生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。對火災隱患區(qū)的治理,能夠從根本上杜絕煤炭自燃的發(fā)生,消除有毒有害氣體外泄對環(huán)境的污染;通過土地復墾,恢復植被,可減少當?shù)氐乃亮魇?改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,達到生態(tài)治理的目的。
3.2小煤窯露天回采所面臨的問題
1)圖紙、技術資料缺乏。由于小煤窯多為民營煤礦,盲目開采,圖紙技術資料不全,或圖紙與實際巷道存在較大的誤差;另外現(xiàn)有小煤窯多已關閉廢棄多年,相關技術人員多已無法找尋,煤礦資料丟失嚴重,難以掌握小煤窯詳細情況,使露天回采時開采情況不明,生產存在許多不確定、不安全因素。2)采空區(qū)勘探難度大。采空區(qū)資料不全,勘探范圍較大,地質鉆探成本較高,耗時長,短期內無法準確的完成采空區(qū)勘探任務。實際生產中常采用以物探為主,以地質鉆探為輔并作驗證。用露天礦已有的鉆機邊鉆孔邊探測,直接影響到露天礦正常的生產作業(yè)[1]。3)采空區(qū)頂板垮塌陷落危及設備及人員安全。在采空區(qū)上部臺階,露天礦的大型鉆機、電鏟、運輸車輛、輔助車輛及現(xiàn)場現(xiàn)場作業(yè)人員,經常在上面作業(yè)、行走,如采空區(qū)頂板突然垮塌,可能會造成設備損壞及人員傷亡。4)影響露天礦爆破作業(yè)安全。采空區(qū)煤層多有自燃現(xiàn)象,存在許多高溫孔,爆破作業(yè)中,采空區(qū)煤層自燃所產生的高溫可能引起已裝藥充填的炮孔發(fā)生早爆,造成現(xiàn)場作業(yè)設備損壞及人員傷亡[3]。5)采空區(qū)空巷積水。由于缺乏原有的工程技術資料,對空巷的具體位置,積水水量及分布情況難以詳細掌握,在生產作業(yè)過程可能積水突然涌出,造成淹沒工作面或者人員傷亡、設備損壞[2]。
4開采技術措施
4.1確定采空區(qū)的范圍
為保證露天礦的產量,先進行采空區(qū)處理,再進行露天生產是不現(xiàn)實的,必須在露天采礦的同時處理采空區(qū)。現(xiàn)在采空區(qū)探測以物探為主,以地質鉆探為輔并作驗證,常用的方法有重力法、直流電法、瞬變電磁法、高密度電法、鉆探探測法等。各個露天礦根據(jù)實際情況選擇探測方法,確定采空區(qū)的位置及范圍,以便于指導生產[3]。
4.2采空區(qū)頂部安全厚度的確定
1)巖石抗壓強度與機重的關系。巖石在自然狀態(tài)下的單軸抗壓強度為σ1,露天設備機重為W,設備履帶長度為L,履帶寬度為B,接地面積(L×B×2)m3,2)采空區(qū)頂部巖層的最小厚度的確定。從安全厚度分析:空巷巖層重量+機體重量<該面積內巖石最大承重,計算如下:根據(jù)每個礦井巖石特性及設備的重量,可得到相應的采空區(qū)頂部巖層的最小厚度,便于指導實際生產[2]。
4.3采空區(qū)露天回采技術措施
1)要高度重視采空區(qū)的安全問題,在生產中制定切實可行的采空區(qū)生產技術措施。成立采空區(qū)作業(yè)技術小組,實行分崗分工制,責任到人,職責明確,保證各項技術措施的貫徹執(zhí)行。2)確定采空區(qū)的位置,做到先探測后生產,不留任何死角,堅決排除生產中存在的安全隱患。作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)塌陷、冒煙、明火等現(xiàn)象,及時匯報,停止作業(yè),組織技術部門進行現(xiàn)場核實,做到不安全不生產。3)爆破作業(yè)時要適當加大炸藥單耗,確保采空區(qū)巖層完全垮塌。裝藥前必須仔細檢查各炮孔內溫度,對于有明火及高溫孔(高于60℃),必須經過滅火降溫處理,溫度降至60℃以下采取措施后方可裝藥爆破,否則嚴禁裝藥。4)在舊巷及采空區(qū)上部進行剝離作業(yè)時,采剝、運輸及輔助設備不得橫垮舊巷及采空區(qū),必須由挖掘機站立在舊巷及采空區(qū)暴露端頭的一幫進行挖掘,使舊巷及采空區(qū)頂板冒落充實后,挖掘機及其它設備方可橫垮舊巷和采空區(qū)進行作業(yè)。
5總結
在煤炭市場價格合理下、煤層賦存條件合適的情況下對采空區(qū)遺留的煤炭資源可以考慮采用露天方式進行回采。這樣既可以從根本上消除采空區(qū)煤炭自燃,減少環(huán)境污染,減少資源浪費,恢復當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境,又可以通過回收的資源出售,取得可觀的經濟效益,帶動區(qū)域經濟的發(fā)展,增加地方財政,增加就業(yè),改善當?shù)鼐用竦纳顮顩r。
