制约银家沟硫铁矿资源开采不利因素和防范措施

摘要：全面总结和分析了银家沟硫铁矿开采过程中的坑道涌水、地面塌陷和矿体自燃等三类安全隐患特点，结合矿山实际，提出了具体可行的解决方案和防范措施，对硫铁矿深部开采具有重要指导意义。

关键词：坑道涌水地面塌陷矿体自燃防范措施

中图分类号：P631文献标识码： A

Adverse factors and preventive measures

of pyrite resources mining ditch silver home

Wang Shuansheng

(Limited by Share Ltd Lingbao Jinyuan miningLingbao City, Henan Province, 472500)

Abstract: Based on the influencefactos , swallet,surface collapse,and spontaneous ignition on pyrite ore,analyzing these kinds of potential safety hazards and protective measures in the pyrite mining.These measures could direct mining in depth in the future.

Key words: swallet,surface collapse,spontaneous ignition on pyrite ore

河南省灵宝市银家沟硫铁矿素有“中原硫铁王国”之称，随着矿产资源开发规模扩大，一些不利于开采的因素严重制约矿山的正常开采。一是随着开采深度的不断增深，银家沟硫铁矿富水矿床的特性逐渐显现，矿坑涌水一直影响企业的正常生产，水害严重制约矿山企业的发展，使相当数量的矿石资源无法开发。二是根据银家沟硫铁矿矿床的赋存特性，矿山一直采用无底柱分段崩落法采矿，随着采矿深度的降低，引发的地面塌陷问题越发突出，目前已成为矿山的主要地质灾害。三是随着矿床的开采，遗留在采场损失的矿石不断增加，进而引发矿石的自燃，采场作业环境温度高，影响施工作业，甚至造成停产。本文通过对制约硫铁矿开采的主要因素及现状进行分析，总结近年来，矿山在开采过程中所采用的措施，仅供其它同类矿山同类借鉴。

一、水患

河南省灵宝市银家沟硫铁矿是小秦岭地区有名的大水矿床，矿坑涌水一直影响企业的正常生产，水害严重制约矿山企业的发展，使相当数量的矿石资源无法开发。矿床水文地质条件，矿区内可溶性碳酸盐岩分布于花岗斑岩岩体周围，矿区内地下水在矿山开采前，主要接受大气降水补给，其次是地表河流入渗补给。大气降水通过各类岩石的裂隙、溶隙和构造破碎带渗入地下，形成地下水，为矿区内矿坑充水的主要水源，矿区主要储水构造为白云岩、接触带断裂带和矿体。

根据以往的突水情况分析表明，断裂构造带是矿井突水的主因及控制因素。针对以上情况，矿山采用以下措施，一疏降底板高承压含水层水压；二区域截流；三注浆加固；四建防水闸和防水门。另外，矿山坚持“有疑必探、先探后掘”的疏水原则。在井巷工程靠近含水层是，利用坑道钻疏水。既先用￠91mm的钻杆开孔，再用￠75mm的钻杆钻进，孔口安装阀门，有计划的放水，有效的防止突水。近年来矿山在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号矿体疏水中，共完成放水钻孔158个，进尺4497.3米，有效的控制了突水情况的发生，为安全开发利用资源提供了保障。

二、地面塌陷

矿山于1991年筹建，1995年已形成10万吨/年采选能力，至今已形成40万吨/年采选能力。属地下开采，竖井和斜井联合开拓方式，采矿方法主要为无底柱分段崩落法，局部采用空场法，中段高度50米，分段高度10米，采矿允许地面塌陷。

㈠区塌陷区现状调查

从地面塌陷地质灾害的成因和塌陷特征，将分地面塌陷为采空地面塌陷和熔岩地面塌陷。采空地面塌陷是主要的矿山地质灾害，是由地下开采引起的地面塌陷，伴随塌陷往往还有地面裂缝及山体开裂。岩溶地面塌陷是由开发排水（包括矿坑突水）为主导因素引起的岩溶塌陷。随着各个矿体采深增加，地面已形成多处塌陷。Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号矿体塌陷区属于采空地面塌陷。Ⅱ号矿体地面塌陷形成时间是1999年4月，塌陷面积3806.1米2；Ⅳ号矿体地面塌陷时间是1997年7月，塌陷面积5866米2；Ⅴ号矿体地面塌陷时间是2003年5月，塌陷面积1647.5米2；Ⅵ、Ⅶ号矿体地面塌陷时间是2006年 10月，塌陷面积分别是656.5米2、476.5米2。Ⅲ号矿体地表裂缝属于岩溶塌陷。Ⅲ号矿体是一个富水矿体，矿体从2000年开始疏水，日排水量为8000米3。长期的排水导致2005年4月山体出现裂缝，形成一条北北东向裂缝，长约200米，宽0.2―5米不等。

㈡矿山地面塌陷趋势分析

该矿区矿体一般受断裂带和接触带控制，倾角60°―80°，矿体在近地表表现为褐铁矿，较破碎，浅部风化带稳定性差，根据岩体的滑落角推算最终Ⅱ号塌陷区的面积为32426.7米2，Ⅳ号塌陷区的面积为28546.5米2，Ⅴ号塌陷区的面积为36930米2，最终各个塌陷区将连为一体。地面塌陷直接破坏地表植被和地表水系，尤其是Ⅳ号矿体的地面塌陷横穿山沟，直接威胁矿区的一条主干路。

㈢矿山地面塌陷防治措施

矿山地面塌陷是由于人类开采矿产资源诱发的，因此防治应以人文本，既要预防和减轻地质灾害带来的破坏和损失，又能保障矿产资源有序开发。结合矿山实际情况，提出如下防治建议。建立健全地面塌陷区的管理规章制度；建立塌陷区应急救援预案；严格执行塌陷区检测和日报制度；在塌陷区周边挖设排洪渠，防止洪水灌入塌陷区；对塌陷区进行封堵，防止人、畜入内；在塌陷区边设立温馨提醒等。回填法是一种常见和有效的治理方法，截止目前Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ号地面塌陷已累计回填石渣362386.73米3，延缓了塌陷范围的进一步扩张。

三、矿体自燃

Ⅱ号矿体为矿区所控制的七个矿体之一，占矿区总储量的11.3%，从1995年5月份开始采矿。采矿方法采用无底柱分段崩落法，首采标高1005米，分段高50米，分层高10米。1998年，矿体开采到940分层时出现高温，2004年，在回采910、900分层时开始出现明火， 2007年9月该矿体停采。

2007年11月，我公司与中南大学合作对Ⅱ号矿体硫矿自燃进行调查研究并提出灭火方案。选择在Ⅱ号矿体890、880分层着火区施工钻孔注阻化剂灭火。2008年3月―2009年5月，先后施工40个钻孔，总进尺1096.3米,进行注阻化剂灭火，但灭火效果不明显。后来又在地表火区对应位置垂直施工一钻孔从地表灌水灭火，因为排出的水富含铁离子，污水处理后无法达标排放。2009年6月，灭火工作暂停，总投资96.7万元。

2009年12月我矿与三门峡黄金设计院合作做Ⅱ号自燃矿体采矿方法试验研究，期望用改变采矿方法以达到正常生产的目的。该设计的核心是“将Ⅱ号矿体850至860层面10米段高的实体作为顶柱,通过一定网度的长锚索对顶柱进行支护加固,设计孔眼数386个,锚索长度合计4678.5米。通过长锚索吊顶，将860层面以上的自燃区域与下部回采施工区隔离；确保850层面以下回采施工安全，850以下采用空场法采矿。该工程共完成850层面顶柱长锚索支护锚索加固孔眼382个,长锚索3898.5米，采矿辅助工程419.1米。2011年3月份开始正常回采，至7月底共采出矿石量3.66万吨。

结束语:合理开发利用矿产资源，有效预防地质灾害，需要科学合理的规划和严格的落实机制，要因地制宜、讲究实效。结合我矿实际情况，采取有效措施解决了矿床涌水、矿石自燃和地表塌陷等问题，预防和降低了地质灾害带来的破坏和损失，提高了资源回收率，保障了矿产资源有序开发。

参考文献

（1）灵宝市银家沟硫铁矿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体勘察报告

（2）山东省矿山地面塌陷地质灾害现状、趋势分析及其防治。

作者简介：王栓生（1968―），男，矿山工程师，现从事矿山地质和生产技术管理工作。