井筒保安礦柱

在礦田之間、露天開采與地下開采之間所留的隔離礦柱的總稱。留設(shè)境界礦柱的且的是防止相鄰區(qū)域不受采空區(qū)周圍高應(yīng)力的影響，使各區(qū)域能獨(dú)立面安全地開采白它的尺寸隨礦巖性質(zhì)，構(gòu)造發(fā)育程度，礦體賦存條件、開采深度、開拓和采礦方法，地壓控制技術(shù)、回采工藝和管理水平而變化、一般由設(shè)計(jì)者對(duì)這些因素進(jìn)行綜合分析后，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定 。

地下開采中，在水體最低水平和井下開采的最高水平之間所留設(shè)的一定厚度的礦體。其目的是在水體下采礦時(shí)，防止水和泥砂流入井下。以保證生產(chǎn)的安全。這部分礦體的留設(shè)厚度與水體類型、水量大小、補(bǔ)給來源以及巖石性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、透水性能等因素有關(guān)。水體類型有：

（1）地表水體、包括江、河、湖、海、水庫(kù)、灌渠、大容積水坑等。

（2）第三和第四紀(jì)松散含水層、含水砂巖、砂礫巖和礫石層等。

（3）基巖含水層，如砂巖、石灰?guī)r含水層等。防水礦柱的最小厚度是導(dǎo)水裂隙的最大高度加上一定厚度的保護(hù)層。

井筒保安礦柱是指為保護(hù)井筒不受采空區(qū)周圍巖層移動(dòng)的影響，避免井筒變形或破壞，在井筒周圍留下的暫時(shí)或永久不采的部分礦體。井筒的變形或破壞，與井筒所穿過的巖層的性質(zhì)、礦體產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)選、水文地質(zhì)條件、采礦方法、井筒結(jié)構(gòu)和裝備、井筒抵抗變形的能力等因素有關(guān)。井筒保安礦柱的尺寸，應(yīng)根據(jù)井筒周圍被保護(hù)物的保護(hù)等級(jí)、應(yīng)留設(shè)的保護(hù)帶寬度和巖層移動(dòng)角，用作圖法確定。斜井井筒位于礦體中時(shí)，一般在井筒兩側(cè)各留8-10m寬的礦柱。對(duì)保安礦柱一般要用特殊采礦法開采，采礦成本高，損失貧化大，因此對(duì)薄而貧的礦體一般不采，對(duì)厚礦體或富礦體，一般在礦山生產(chǎn)末期開采 。

為保護(hù)地表地貌、地面建筑、構(gòu)筑物和主要井巷，分隔礦田、井田、含水層、火區(qū)及破碎帶等而留下不采或暫時(shí)不采的部分礦體。按留設(shè)的用途，又分井筒保安礦柱、境界礦柱，防水礦柱、斷層破碎帶礦柱等。

新建礦山的各類建筑物和構(gòu)筑物應(yīng)布置在礦體開采后的最終移動(dòng)境界之外，其邊緣與地表移動(dòng)境界線之間應(yīng)留一條保護(hù)帶。保護(hù)帶的寬度應(yīng)根據(jù)地表保護(hù)物的保護(hù)等級(jí)而定。中國(guó)規(guī)定：Ⅰ級(jí)保護(hù)的保護(hù)帶寬度為20m，Ⅱ級(jí)保護(hù)為15m，Ⅲ級(jí)保護(hù)為10m。由于地質(zhì)勘探所圈定的礦體位置和礦體形狀與實(shí)際開采后的情況可能有誤差，因此用類比法選取的移動(dòng)角圈定地表移動(dòng)范圍時(shí)，應(yīng)考慮5°左右的誤差值、為使受地下開采影響的地面建筑物、構(gòu)筑物不遭損害，留保安礦柱保護(hù)是一種比較可靠的方法，但要丟失一部分礦產(chǎn)資源，因此留保安礦柱一般只用于小范圍內(nèi)的重要建筑物或構(gòu)筑物的保護(hù)，以及開采貧礦、薄礦體或淺部礦體時(shí)的地表保護(hù)。

導(dǎo)水裂隙帶是指水體下開采所形成的胃落帶和胃落帶之上雖未冒落，但其有連通裂隙的巖層的總稱。它具有導(dǎo)水性。其高度是崩落帶和裂隙帶高度之和，導(dǎo)水裂隙帶的最大高度和保護(hù)層高度可用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定。在水體下采礦，必須保證開采后所形成的導(dǎo)水裂隙不波及到水體或不破壞水體下的隔水層，否則應(yīng)留設(shè)防水礦往。防水礦柱分防水安全礦柱和防砂安全礦柱兩種。留設(shè)防水安全礦柱的目的是防止導(dǎo)水裂隙波及水體，確保水體下開采不發(fā)生潰水和礦井涌水量不急劇增加，以保持正常工作環(huán)境。留設(shè)防砂安全礦柱的目的是預(yù)防發(fā)生潰水兼潰砂事故，因此允許導(dǎo)水裂隙波及弱含水層，但不允許冒落帶接近含水松散層。在石灰?guī)r溶洞、暗河和老采空區(qū)積水等水體下開采時(shí)，除留設(shè)防水礦柱外，有時(shí)還必須采取預(yù)先疏干或降低水位等措施。

中國(guó)錫礦山在飛水巖河床下采礦，已安全開采了多年，使用膠結(jié)充填采礦法，導(dǎo)水裂隙帶的高度為20m 。2100433B

國(guó)外金屬礦山應(yīng)用房柱法回采比較多。原蘇聯(lián)的馬格涅季特鐵礦礦山工業(yè)場(chǎng)和高山機(jī)械廠在地下有6000多萬噸的保安礦柱儲(chǔ)量，回采使用的采礦方法是房柱法嗣后膠結(jié)充填，這樣既能夠保證工業(yè)場(chǎng)地穩(wěn)定，同時(shí)也能成功回采保安礦柱；前蘇聯(lián)茲良洛夫礦在殘留礦柱的二次回采上使用的是振動(dòng)出礦技術(shù)，房間礦柱和頂柱向采空的礦房崩落，同時(shí)振動(dòng)放礦機(jī)出礦，這會(huì)有益于對(duì)殘留礦柱的回采；美國(guó)馬格蒙特礦為了對(duì)礦柱中的高品位礦石成功回采，采取了錯(cuò)索支撐保護(hù)大約27m的礦房跨度；墨西哥的格雷羅礦則同時(shí)回采礦柱和進(jìn)行采空區(qū)充填作業(yè)，最終成功回收得到高品位礦石；加拿大湯普森礦也取得一定的成果，垂直礦塊采礦法（VBM）被使用，進(jìn)行對(duì)房間礦柱大量崩礦回收，并且采用圓木假頂護(hù)頂；羅德礦，地處加拿大，采用圓木假頂護(hù)頂，在高應(yīng)力錯(cuò)索支撐的護(hù)頂?shù)谋Ｗo(hù)之下，回收礦柱頂柱，創(chuàng)造了一個(gè)非常安全的作業(yè)環(huán)境。

日本在礦往回采的安全管理研究上同樣作了許多工作，分析回采礦柱及圍巖的相關(guān)有限元分析結(jié)果，在礦柱回采中，對(duì)殘留礦柱及空區(qū)圍巖兩者周圍的壓力及變形進(jìn)行多次監(jiān)測(cè)，使用的主要監(jiān)測(cè)裝置有：位移計(jì)、壓力盒及聲發(fā)射裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再根據(jù)得到的數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，放入礦山生產(chǎn)指導(dǎo)工作中；俄羅斯研究者在西賓斯克憐礦高水平構(gòu)造應(yīng)力礦區(qū)關(guān)于有沖擊地壓危險(xiǎn)的礦塊礦柱回采方面也收獲了一定的寶貴成果，比如如何合理正確的選擇礦塊及礦柱的分布位置、推進(jìn)方向、進(jìn)行局部卸載、設(shè)置合理的卸壓區(qū)及加強(qiáng)必要的支護(hù)等。圖1是國(guó)外一些礦山充填礦房及其礦柱回采概括。

我國(guó)有許多擁有多年開采歷史的礦山，不同種類礦床采用了不同回采礦柱方法，提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)參考。開采緩傾斜及傾斜中厚礦體方面，貴州隸礦、荊襄劉沖磯礦、新冶銅礦等采用人工巖柱支撐法，回采礦房?jī)?nèi)礦柱，并用中深孔或淺眼來抽采局部礦柱等方式來回采全面法、房柱法的礦塊礦柱，從而極大地增加了礦床回采率。其中貴州萬山礦區(qū)效果顯著，隸礦回采率高達(dá)95%。厚礦體開采中，獅子山銅礦、銅官山銅礦、壽王墳銅礦、大吉山鶴礦、赤馬山銅礦等十幾個(gè)大中型礦山在回采礦柱上大量采用崩落法，回收得到大量礦柱，為完善礦床開采順序，實(shí)現(xiàn)采礦計(jì)劃有著重要意義，并提供了寶貴的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

上個(gè)世紀(jì)五十年代，銅官山鋼礦為了更好的提高礦柱的回采率隊(duì)及回采強(qiáng)度而采用有底柱分段崩落法回采礦塊間柱和頂?shù)字淖呤甏_始，礦柱回采中開始應(yīng)用充填法。凡口鉛巧礦回收間柱及頂?shù)字鶗r(shí)采用尾砂礦柱；柏坊銅礦在由于具備復(fù)雜的采礦技術(shù)條件和較大巖層壓力，所W使用了膠結(jié)充填法來回采礦柱；銅山銅礦為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)露天采礦場(chǎng)的目的，在礦柱回收上采用膠結(jié)礦柱，在礦房回收上使用尾砂礦柱的方式。金川鎮(zhèn)礦則在下向分層膠結(jié)礦柱的應(yīng)用上取得一定的成功。圖2是國(guó)內(nèi)一些礦山用空?qǐng)龇ɑ夭沙涮畹V房間柱的簡(jiǎn)況。

可以看出，國(guó)內(nèi)普遍使用上向膠結(jié)充填法進(jìn)行礦柱的回采。

礦柱回收是指某段礦場(chǎng)開采完畢后對(duì)礦山開采所留設(shè)的安全礦柱、巖柱，根據(jù)用途不同，分為保護(hù)地面建筑及井筒的礦(巖)柱、開拓礦(巖)柱、采區(qū)礦(巖)柱等礦柱的回收。礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，在加強(qiáng)礦產(chǎn)資源的勘探開發(fā)的同時(shí)，還應(yīng)不斷提高礦石回收效率，最大程度的從正在開采的礦床中回收礦產(chǎn)資源。

有色金屬礦山大部分保留各種類型的礦柱，礦柱礦量據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示大約占礦山可采量的30%~40%。礦柱大量積壓，會(huì)造成礦石資源的大量損失，而且也存在嚴(yán)重的安全隱患，因此，礦柱的回采對(duì)礦山的生產(chǎn)、安全、經(jīng)濟(jì)效益有重大的影響。