老窿采空区治理实践

吴飞

(滁州铜鑫矿业有限责任公司，安徽 滁州市 239000)

琅琊山铜矿地理位置独特，东接滁州主城区，北临丰乐亭景区，西南部与东南部分别与醉翁亭景区、凤凰湖景观区毗邻，为滁州市规划建设中的大琅琊山风景区的的契合部，矿区地表后期建有居民区和学校，属于典型的城市矿山。史料记载安徽省琅琊山铜矿床在明朝年间就有采冶历史，地表露头原有大量的冶炼炉渣和采坑群分布，井下古采坑老窿凿痕清晰可见，而且老窿分布无规律，地表被浮土虚掩。琅琊山铜矿国家级绿色矿山建设规划2012年由国土资源部批复建设，随着绿色矿山建设的逐步深入，绿色开采、绿色发展已成为琅琊山铜矿的共识。老窿治理是绿色矿山建设规划的重要内容。

1 老窿分布和残矿赋存状况

1.1 古采坑（老窿）分布情况

安徽省琅琊山铜矿床根据原地勘阶段资料和矿山生产勘查开采资料的收集整理分析，其分布特点如下：古采坑依据矿体成带状分布于琅琊山铜矿床的东西接触带附近，即东带凤凰山—滁州学院—滁州宾馆一线；西带赵家山—狮子洞—龙池街一线。古采坑一般埋藏于两带矿体的露头和近地表浅部（部分根据生产勘探和开采资料可达距地表150m）被浮土虚掩。

根据勘探系统老窿大致可分为3个分布区：

第1分布区为赵家山——狮子洞（地质勘探线13～18线）。

第2分布区为凤凰山区段（8～13线）。

第3分布区为凤凰山南东麓区段（−8～55线）即本矿床东带11，209，46号上部。其中对矿区塌陷隐患较大，规模最大的老窿区即为第1分布区的老窿区。

以上仅为规模较大已基本控制的老窿，但由于老窿分布无规律，形态复杂，勘查难度大，难以达到完全查明程度。有资料表明本区段分布的小老窿数量远不止以上几处，被浮土虚掩的多处小老窿，由于地下水的变动或经暴雨冲淋后，地表常见突然下陷数米、平面面积数平方的近圆形塌陷区。

1.2 老窿容积及资源储量

根据相关勘查资料，已探明回采矿段内老窿容积为15334m3，34#老窿容积为13800m3，208#老窿容积1534m3。累计探明资源储量：铜为151890t，磷为1713t，伴生金为76 kg；银为2506 kg；铁为3762t。

2 矿区老窿塌陷隐患勘查

矿区老窿勘查经历了3个期次：

第1期次由地质勘探阶段执行，由原安徽地质局328地质队和华东冶金地质勘查局八一一地质队，自1956—1979年10月结合琅琊山铜矿床的地质勘查进行，对矿区老窿的形态、产状、规模进行了大致的控制和推断。

第2期和第3期是由琅琊山铜矿根据生产开采和治理需要进行的基建和生产阶段的勘探，较生产勘探阶段加密了勘查工程，对老窿的形态、规模、产状进行了进一步的圈定，基本达到控制程度，但远未达到查明程度。另外对矿区老窿隐患、塌陷区进行了圈定，但未进行实质性治理。

由于开采重心的逐渐下移，矿床上部中段难采矿体及老窿残矿需加强回收，对34#老窿残矿采取边回采边治理的原则进行了采准和治理设计。

截至目前为止，为勘查老窿和老窿残矿回采，累计投入地表钻约1797.5m，平面坑探886m，坑内钻约1437.3m，拉底切采巷道187m，采准巷道约100m及铺轨1080m，管道敷设约1300m，胶结体充填约4000m3，以及其它辅助设施和工程。

3 矿区老窿塌陷隐患治理

−65m的34#老窿采矿回采至−45.5m水平，34#老窿主体暴露，为防止开采引发老窿地表塌陷和防止地表水与井下开采贯通，于2009年9月停止残矿回采，进入治理阶段。治理范围为赵家山—狮子洞的34#、208#、1#等3个老窿，该分布区主体在矿区范围内并且规模大，其塌陷影响范围为南北长约200m，东西宽约80m，而拟定的矿山公园也将建在附近，因此为老窿治理的目标区。

34#老窿是第1分布区主要老窿，规模最大，延伸最长，勘查情况也较为清楚，其−28.5m以下已完成治理，应用胶结料浆及尾砂充实了下部老窿及采空区。

34#老窿主体南自−814线至815线北，主体部分已基本控制（但内部空区的具体形态尚不明晰），其312线T1孔已透通，已基本具备充填治理条件。−28.5m以上34#空区体积估算12725m3。−35m中段34#老窿残矿：铜为7.14万t、磷为599.0t。

3.1 尾砂充填治理

步骤1：以312线CK9或CK20孔作为排气孔，如找不到老孔，则在312线上施工一孔径120mm的排气孔。因无法安放滤水装置，则充填采取间歇充填，使用排气孔抽排充填水。利用T1孔进行尾砂充填。尽量以CK9、CK8、CK7等孔作为排气孔。

步骤2：−35m中段312线施工上向孔，点位1680，266°∠39°上向，孔深14m，孔径91mm。如滤水不畅，可再施工一角度较大的排水孔。

步骤3：T1孔附近即有山头主砂管路经过，可方便充填，加压泵利用沙池至充填地点高差进行充填弥实，充填至顶部可使用注浆管加压充填，能达到良好的充实效果。

3.2 胶结充填治理

步骤1：以T1孔作为注浆孔，考虑到经济实用性，以尾砂水泥制浆为宜，配比为1∶4（水泥∶尾砂），浓度为65%～76%。

步骤2：由于充填工区的胶结充填站备线（压力）达不到该点，设计人工+搅拌机制浆实现接顶并改善浮土层的结构。

3.3 方案比较

尾砂充填的优点：

（1）全尾充填成本低。

（2）治理工程基本具备条件，T1孔作为充填下料孔已经贯通，且在老窿主体上方，主充填管可通过该孔下料，作业条件良好，操作简单。

（3）治理时间短。地表找通或施工1处排气孔后即可实施。

尾砂充填的缺点：

（1）−35m以上高品质老窿残矿可能作为永久性损失。

（2）治理强度因尾砂充填可能较低，且上部接顶效果难以预知，治理区域可能不宜作高大建筑之地。

胶结充填的优点：

（1）胶结充填强度大，对地层结构可进一步加强改善。

（2）胶结充填对于闭坑阶段的残矿回收预留操作空间，为以后提高矿床回采率创造了条件。

胶结充填缺点：即成本高，较尾砂充填成本高数倍。

综合以上2种方案，选择胶结充填作为老窿治理方案。

4 结论

（1）采用胶结充填对−65m 34#老窿采空区进行充填处理，可消除采空区隐患，提高井上井下作业安全性，控制矿区地质环境扰动，防止塌陷、地表移动等现象。

（2）矿区老窿隐患治理改善了矿区地质环境，其地表成为了矿区的街区公园，改善了矿区人民的生活。

（3）采用胶结充填为下一步回收残矿和边角矿提供了可能，能够最大限度地回收矿产资源，提高资源回收率，改变过去的粗放式开采现状，既能有效利用资源，延长矿山服务年限，又可带来较好的经济效益和社会效益。