采礦環境再造技術在垮落區邊緣殘礦回收中的運用*

李建輝，梁耀東，王 雷

(廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547207)

0 前言

廣西華錫集團銅坑礦是我國著名的銦銻錫多金屬生產基地之一。礦山主要開采對象為細脈帶礦體、91號礦體和92號礦體，經過30多年的開采，出窿礦石總量達2800萬t，礦山目前主要開采92號礦體，年生產能力達到220萬t。

井下部分采場由于采用空場崩落組合法進行回采，留下了大量的垮落區。垮落區附近往往積存了大量殘礦未能及時回收［1］，因此，研發垮落區環境下的殘礦回收技術不僅有利于礦山最大限度提高資源回收率，保證礦山可持續發展，而且對于類似開采環境下的殘礦回收具有重要的推廣價值。在河池市科學研究與技術開發計劃項目“復雜多空區條件下殘礦開采與空區協同處理綜合技術研究”的支持下，以92號 礦體S1采場內垮落區邊緣殘礦資源為工程背景，引入采礦環境再造理念［2-3］，系統開展了垮落區邊緣殘礦回收的采礦環境再造技術開發應用研究。

1 工程概況

S1采場位于92號礦體I盤區201#－202#線內，垂直標高在410～505 m之間，傾角在35°左右。礦體分為兩層，上富下貧。S1采場455 m水平以上富礦部分已采空，暴露面積有1850 m2。S1采場回采結束后，采場周邊礦柱沿原回采邊界由深部逐步向外垮落，致使該區域內殘留了大量高品位礦石。為回收這部分殘礦，決定在455 m水平延伸出礦進路進行出礦。

因455 m水平S1采場東端202#線盤區礦柱垮落深度較大，若直接在垮落區邊沿布置出礦穿脈將導致的問題是出礦川進路深度不足，只能回收出礦穿眉線附近的部分礦量，而垮落區深部大量高品位殘礦將無法回收。

垮落區殘礦資源分布情況如圖1所示。基于上述因素考慮，在采礦環境再造理念的指導下，提出了在垮落區內構建人工出礦進路的想法。首先在上部水平下向注漿加固松散體，再在固結后的松散體中掘進支護形成出礦進路，最終實現S1采場垮落區邊緣殘礦的安全回收。

2 采礦環境再造技術

垮落區邊緣殘礦資源回收采礦環境再造技術的關鍵在于松散體注漿加固［4-5］，預先營造一個良好的開采環境。其總體思路是:在472 m水平202#線往下施工注漿孔，通過固結455 m水平出礦進路殘礦眉線以上松散體后，再往內掘進出礦進路，即再造人工假巷完成殘礦的回收。

472 m水平注漿孔施工位置如圖2所示。人工構建假巷流程為:施工下向注漿孔→現場注漿→掘進與支護。

2.1 施工下向注漿孔

由于注漿孔施工的要求，首先將圖2標示的巷道采用光面爆破壓至3.3 m高，以滿足鑿巖設備的打孔需要。然后由礦山中孔施工隊嚴格按照圖3所示的各個注漿孔設計的方位與角度施工下向注漿孔，孔深以現場打通垮落區為準。

圖1 垮落區殘礦分布

圖2 472 m水平注漿孔施工位置

2.2 現場注漿

施工完注漿孔后，在注漿前往各個注漿孔底放入幾條小炸藥卷，對松散體結坊進行松動，以使漿液能滲入松散體，達到固結的目的。注漿試驗設備及現場布置如圖4所示。

圖3 各注漿孔剖面

圖4 現場設備布置

注漿前，要求先用清水對注漿系統進行測試，以確保額定壓力下不爆管、不跑漿，設備可正常運行。如無任何問題，方可進行高壓注漿。施工時，首先按設計的漿液配比攪拌好水泥漿和水玻璃漿液。水泥漿的水灰比為1∶1，雙液注漿時水泥漿水玻璃體積比 C∶S=1∶(0.3 ～0.8)。開始注漿時，通過快速注漿接頭將錨桿尾端與注漿機相連。高壓注漿過程中，開始時先使用單液漿，用水灰比2∶1的稀漿充填毛細裂隙，使注漿半徑擴大。當外圍的裂隙出現漿液時，改用水灰比為1∶1的濃液注漿，之后用水泥－水玻璃雙液注漿(水灰比為1∶1，水玻璃35Be'，C∶S 為 1∶0.5)，促使水泥快速凝結，達到既能加強破碎巖體強度又能控制擴散半徑在理想的范圍內。當壓力表在低檔注漿下達到1 MPa并能穩定很長一段時間后，停止注漿。注漿結束后，必須及時取下注漿管連接件，并用清水沖洗整個注漿管路，防止漿液凝固堵塞設備管路。

2.3 掘進與支護

注漿養護一段時間后，即可開始掘進與支護。掘進前先安裝一組棚架進行臨時支護，在棚架的支撐下利用風鎬向前掘進0.5 m后再安裝一組棚架，完成一個循環，如此往復向前推進。

臨時棚架支護達到施工條件后，再進行混凝土拱支護，要求拱支護厚度為0.4 m，支護后巷道凈斷面規格3 m×2.6 m。按形成2 m混凝土拱支護的人工再造出礦進路為一個施工循環。施工時嚴格按照安全生產操作規范，完成人工假巷的施工。

掘進支護過程如圖5所示。

圖5 掘進支護過程

3 安全技術措施

(1)鉆孔施工要保證鉆孔精度，要求嚴格按照設計方位和設計深度施工。

(2)注漿施工要保證注漿量和注漿壓力，注漿管或注漿泵堵塞后應盡快處理，防止漿液凝固;注漿施工期間嚴禁正對注漿管出口或在孔口管附近休息;注漿結束后必須認真清洗所有管道和設備，整理好工具，切斷電源、關緊水管。注漿過程中，可根據實際情況適當調整漿液配合比，使配合比更加合理，確保注漿效果，注漿壓力和漿液由跟班技術員確定，其他人員不得隨意改變。

(3)施工人員作業過程中必須佩戴好勞保用品，每次作業前處理好頂板、邊幫松石，做好工作面的照明工作。在對松散體進行注漿及其后的拱支護程中必須做好相關安全防護工作，嚴禁人員進入松散體內進行作業。

(4)建立健全各種崗位責任制，分工到位、責任到人。嚴格交接班制度，交接班時井下作業情況要交代清楚。

4 結論

引入采礦環境再造技術，在472 m水平施工下向注漿孔，注漿固結455 m水平出礦穿眉線上部松散體，待養護一段時間后開始掘進與支護，首先安裝棚架進行臨時支護之后，再施工混凝土拱，掘支一循環后再繼續向前推進，最終形成出礦進路，利用該人工假巷完成垮落區邊緣殘礦的安全高效回收。

［1］韋方景.銅坑礦高大冒落區殘礦回收淺析［J］.采礦技術，2009，9(4):13-15.

［2］周科平，高 峰，古德生.采礦環境再造與礦業發展新思路［J］.中國礦業，2007，16(4):34-36.

［3］古德生，李夕兵.現代金屬礦床開采科學技術［M］.北京:冶金工業出版社，2006.

［4］文武軍，朱 靖，王永春.注漿加固技術在巷道冒落區支護中的應用［J］.采礦技術，2009，9(3):59-60.

［5］李建新，王來貴.采空區垮落帶注漿加固實驗［J］.遼寧工程技術大學學報(自然科學版)，2013，32(2):149-152.