浅议承压水下金属矿床开采的影响因素及工艺优化-现代矿业.PDFVIP

ＳｅｒｉａｌＮｏ．４９９ 现　代　矿　业 总第４９９期 Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０１０ ＭＯＲＤＥＮＭＩＮＩＮＧ ２０１０年１１月第１１期 浅议承压水下金属矿床开采的影响因素及工艺优化 马伟伟　吕广忠 （河北理工大学资源与环境学院） 　　摘　要：主要论述了承压水下矿床开采时承压水对开采工艺的影响，简要分析了采场顶板变形 的形式和影响顶板变形的各种因素，并根据影响因素提出了承压水下开采工艺优化的方向和方法。 关键词：承压水下；采矿；影响因素；开采工艺；优化 ＋．２　　文献标识码：Ｂ　　文章编号：１６７４６０８２（２０１０）１１００７３０３ 中图分类号：ＴＤ８５３．３９９ 　　目前，国内煤炭行业在河下、湖下、含水层下采 大，在矿体采出后，底板在垂直方向减压，水平方向 煤已有一百多对矿井，并取得十分丰富的科学数据。 受压，造成底板向采空区方向隆起。 但是，在水体下开采金属矿种的矿山为数不多，尚有 ２．２　采场顶板变形稳定后形成的内三带 很大一部分位于水体下的矿床至今不能合理开采利 （１）冒落带。冒落带是指用全部垮落法管理顶 用。就铁矿来说，仅河北邯郸地区、山东莱芜地区就 板时，回采工作面放顶后引起矿体直接顶板岩层产 有５亿多吨赋存在水体下，难以开发利用。因此研 生破坏的范围。冒落带内岩层破坏的特点是：随着 究水体下金属矿床的开采工艺，寻求既安全又经济 开采的进行，其直接顶板在自重力的作用下，发生法 的开采工艺是深具现实意义的，很值得探讨和研究。 向弯曲，当岩层内部的拉应力超过岩石的抗拉强度 １　承压水对矿床开采的影响及危害 时，便产生断裂、破碎成块垮落，冒落岩块大小不一， 承压水是指充满于两个隔水层之间的地下水， 无规则地堆积在采空区内。 如果承压水下开采后不充填或者充填体强度达不到 （２）裂隙带。在采空区上覆岩层中产生裂缝、 一定强度，以相对“软”的充填体置换相对“硬”的矿 离层及断裂，但仍保持层状结构的那部分岩层称为 体，充填体周围的上、下盘岩体在大的水平地应力作 裂缝带。裂缝带位于冒落带和弯曲带之间。裂缝带 用下，不可避免地要产生闭合变形，由此而引起大范 内岩层产生较大的弯曲、变形及破坏。其破坏特征 围的岩体移动；分层开采和充填，往往造成各层充填 是：裂缝带内岩层不仅发生垂直于层理面的裂缝或 体之间的不完全接顶，产生一定的空区，造成工作面 断裂，而且产生顺层理面的离层裂缝。根据垂直层 上覆岩层的变形。当顶板岩层变形过大，产生的导 理面裂缝的大小及其连通性好坏，裂缝带内的岩层 水裂隙到达承压水体时会造成顶部承压水下涌，进 断裂又分为严重断裂、一般断裂和微小断裂三部分： 而造成顶板突水，直接影响矿山的安全生产，危及井 严重断裂部分的岩层大多断开，但仍保持其原有层 下设备和工人生命安全。 次，裂缝的漏水严重；一般断裂岩层很少断开，漏水 ２　承压水下采场顶板变形的形式及影响因素 程度一般；较小断裂岩层裂缝不断开，连通性较差。 ２．１　采场顶板变形的形式 （３）弯曲带。弯曲带位于裂缝带之上直至地 根据观测和研究的结果分析，在整个移动过程 表。弯曲带内岩层在自重力的作用下产生层面法向 中，开采空间周围岩层的移动形式可归纳为以下６ 弯曲，在水平方向处于双向受压缩状态，弯曲带内岩 种： 弯曲； 岩层的垮落； 矿体的挤出（又称片