上向水平分層充填采礦法在砂巖采礦中的應用

歐陽文生

（湖南寶山有色金屬礦業有限責任公司， 湖南郴州市 424402）

上向水平分層充填采礦法在砂巖采礦中的應用

歐陽文生

（湖南寶山有色金屬礦業有限責任公司， 湖南郴州市 424402）

針對湖南寶山砂巖礦體的特點，提出了留礦采礦的上向水平分層多進路充填采礦法方案。通過主動疏水，打壓入鋼樁，高壓噴漿，加強圍巖；澆注混凝土擋墻來預防圍巖片幫，增加安全可控性；實行預裂爆破，柔性隔墻分隔，降低貧化率。實踐證明這是一種經濟、安全、高效的采礦方法。

水平分層充填采礦法；多進路回采；回采工藝；砂巖采礦

1 開采技術條件

湖南寶山礦業公司西部礦體60%賦存在砂巖中，礦體圍巖穩固性差，礦石品位高，尤其以2號礦體表現最為突出，2號礦體上盤圍巖主要為測水組碳質灰巖、混質砂巖、石英砂巖等，穩固性很差，堅固性系數4～6，抗拉剪強度也很低，圍巖富水，掘進巷道常有冒頂、片幫、垮塌現象發生，下盤圍巖為白云石灰巖、石英砂巖，穩固程度中等，安全性差。

2 原有的采礦方法

該礦山原有采礦方法為上向分層進路充填采礦法，不留底柱，當采到一定高度時，用鋼筋混凝土澆注0.3m以上的人工假底板和假巷，澆注人工溜礦井，隨著回采工作的推進，底板混凝承載強度面臨考驗。充填系統的投資巨大，人工和材料耗費大、工作量大、實際操作性差、管理效率低，經濟效益性難以提高。

在施工中出現側翼圍巖片幫，圍巖體錯動下滑，擠壓充填料體，使進路空間變小，甚至充填料擠塞滿進路空間，充填料與礦石混合加大了礦石貧損率。針對回采、充填成本高，圍巖安全性差的難點，本文選擇上向水平分層多進路充填采礦法，并利用礦山現有的材料設備，借鑒水利工程和遂道工程中除險加固的施工工藝和方法，吸收其它礦山的施工經驗，提出有針對性的施工方法。

3 上向水平分層多進路充填采礦法

3.1 采準切割

礦房設計采高高度15m，長度30m，寬2.4～3 m，不留底柱。在礦體上下盤垂直走向布置切割平巷作運輸巷道。下盤切割平巷盡量布置在礦體下盤接觸線上，巷道規格2m×2.2m，預留排水溝。下盤切割平巷既用作起始回采時的自由面和補償空間，又可作為去相鄰礦房的通道。在礦體中央布置2條先行天井作行人通風井，貫通溜礦井與階段運輸巷相通。在礦體兩側翼圍巖中沿礦體走向布置帷幕灌漿加固巷道，巷道盡量布置在距離礦體接觸帶2～3m范圍內，巷道規格2m×2.2m，見圖1。

圖1 采準切割工程布置

3.2 帷幕灌漿和疏水

在下盤切割平巷內利用礦山現有地質水平鉆機，斜向上呈放射狀鉆12～15個疏水鉆孔，孔深以鉆孔見礦為止。在巷道6內，運用礦山KQZ－100－2型潛孔鉆機沿接觸帶向下鉆垂直孔，鉆孔直徑15 cm，鉆孔深度12～14m，孔距1m，用15kg／m或12kg／m的廢舊軌道，先裁切再焊接順孔壓入，用作鋼骨架基樁加固，同時對孔隙高壓噴射砂漿固結。

3.3 回采筑墻

如圖2所示，在礦體A區用水平淺孔進行預裂爆破采礦。嚴格控制采幅，控頂距2.4～3m，充填區2.4～3m，懸頂距3m。采用多段毫秒雷管微差起爆，炮孔直徑40mm，孔深3.8m，排距0.8m，孔距1.1m，預裂孔孔距0.4m。預裂爆破能使開采區A與待采區B預先分開，使透射到待采區B的應力波強度大為減弱，利于邊界的穩定。

圖2 回采筑墻

第一次崩落下來的礦石，用電耙或無軌自行裝卸設備全部轉運至下盤切割平巷，再倒放入溜礦井放至下一階段。

采場清理干凈后，在靠近側翼圍巖幫立模，在模內立埋廢舊軌道和栓扎清洗過的廢鋼絲繩，形成鋼構架，然后澆注C25的混凝土擋墻，加強側翼圍巖，改善應力狀態，澆注時添加適量減水劑和速凝劑，墻高2.5m，墻厚0.4～0.5m。

澆注3d后可拆模采礦，淺孔預裂爆破采下的礦石，轉運出一部分，然后進行留礦采礦，留礦可暫時支撐兩幫，撐抵兩幫水平擠壓應力，又可以作下步采礦臺階，降低采空高度。留礦量以露出擋土墻為準。

清洗干凈出露的墻面和模板后，立模澆注，使用混凝土輸送車泵送，可減小勞動強度，提高工效，拆模之后留礦采礦，兩側翼交叉作業，提高效率。循環作業，直至接頂分層。然后集中一次出礦。

3.4 柔性隔墻充填

如圖3所示，形成采空后，用直徑18～20mm的廢舊鋼絲繩做長錨索，長錨索沿待采區邊界從空區頂板錨固定至空區底板。錨索間距0.5～0.6m，錨索下部懸掛4cm厚的木板，上部懸掛竹夾板，形成竹木板柔性隔墻，柔性隔墻將充填區和待采區B隔開，預防充填料坍陷，同時防止B區采礦時礦石飛濺到充填區，減小礦石損失和貧化。

圖3 柔性隔墻與空區充填

邊充填邊掛竹木板，分次充填，每次充填高度比照B區留礦的高度，高出1m左右。當B區回采完成，A區的充填工作也同時完成。

4 結 論

（1）采取鋼骨樁帷幕灌漿、疏水、擋土墻、錨索加固，增加圍巖和充填料的穩定性，提高了安全性。

（2）以先行天井為順路天井，不澆人工假底板和人工假巷，工程量大大減小，節約費用，提高工效。

（3）利用礦山現有設備和廢舊材料，節約開支，經濟可行。

（4）采用預裂爆破施工，錨索隔分，回采率高，礦石幾乎沒有貧化。

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2011－11－28）

歐陽文生（1969－），男，湖南郴州人，工程師，從事采礦工程技術與安全生產管理工作。