中小型地下鐵礦山采空區(qū)治理方案與工藝

滕賀臣

摘 要：以某典型中小型鐵礦山例，在分析礦山開采現(xiàn)狀與空區(qū)情況的基礎(chǔ)上，制訂了空區(qū)治理方案，并從管路下放方式、料將下放方式、充填工藝與順序、投資概算與工期等方面進行了方案設(shè)計，對現(xiàn)場充填工作有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：中小型 鐵礦 采空區(qū)治理 方案與工藝

中圖分類號：TD21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0035-01

1 礦山開采現(xiàn)狀與治理方案

某典型中小型鐵礦山已井下開采多年，礦區(qū)內(nèi)有1個豎井，1個斜井、1個盲斜井。開采21 m、61 m兩個個中段，-18 m中段，剛掘進探礦巷道，未進行回采，采用無底部結(jié)構(gòu)淺孔留礦采礦方法采礦。

21 m、61 m水平已經(jīng)回采，形成了11個采空區(qū)。采空區(qū)體積為1152943 m3，礦山采用無底柱淺孔溜礦采礦方法開采，為遵循綠色開采方針和充分回收頂柱礦石，本次設(shè)計采用尾砂膠結(jié)充填法處理采空區(qū)。

2 采空區(qū)充填方案

2.1 充填管路下放方式及方案工藝

充填管路設(shè)計由地表建立充填站，經(jīng)充填井進入井下，進行各采場充填工作。充填管路進入井下一般有兩種方法，即管路經(jīng)井筒進入井下方案和經(jīng)充填鉆孔進入井下方案。

（1）井筒敷設(shè)充填管路方案。

本次設(shè)計將礦區(qū)內(nèi)豎井作為充填井。設(shè)計充填管道由礦區(qū)充填井（豎井）進入井下。

（2）充填方案工藝流程。

在地表充填井附近設(shè)置尾砂堆場，尾礦庫尾砂經(jīng)汽車運輸?shù)轿采岸褕觯撃嗪笈c水、水泥混合，由6吋管經(jīng)泵加壓后輸送到井下，再經(jīng)充填平巷到采空區(qū)充填口，充填料自流到空區(qū)充填。

2.2 充填倍線

充填料漿自流輸送是以自身的勢能為動力克服管道沿程阻力而流動，實現(xiàn)自流的條件是在系統(tǒng)中具備的勢能必須大于流徑管道系統(tǒng)時克服沿程阻力所須消耗的能量。根據(jù)充填倍線公式計算礦山最大充填倍線Nmax=6.5，充填可滿足料漿自流。

2.3 采空區(qū)充填工藝

采空區(qū)充填前要先封閉采空區(qū)的所有出口，封閉擋墻上設(shè)兩個泄水管，泄水管打上孔之后，用土篷布包好，封閉擋墻要求堅實嚴密，不能跑漿。

充填平巷工程布置在空區(qū)頂板下盤巖石移動界線外，斷面4 m2，掘規(guī)格2 m×2 m的水平巷道與空區(qū)連通，充填巷道底板標高比空區(qū)頂板標高低1～1.5 m左右，鋪設(shè)充填管路至空區(qū)充填口。

移動充填站設(shè)在充填井口，尾砂和水泥通過皮帶運至攪拌桶攪拌，攪拌好的尾砂水泥砂漿通過井筒充填管路和平巷充填管路自流到空區(qū)充填口進行充填，采空區(qū)充填采用1∶8的膠結(jié)配比，重量濃度65%。采用濾水比較好的材料加高封堵充填口。當充填到距空區(qū)頂板2 m時，停止充填，進行平整養(yǎng)護，養(yǎng)護期28 d，以此做回采頂柱的拉底巷。

為了達到更好的濾水效果，在采空區(qū)下盤掘一泄水天井，每隔4～5 m掘聯(lián)絡(luò)平巷與空區(qū)相通，在空區(qū)與平巷連接處設(shè)濾水擋墻，泄水天井還有檢查空區(qū)充填情況的作用。充填井和泄水井內(nèi)設(shè)梯子間，以便人員上下，同時作為回風天井。

上部回水采用潛水泵排到充填平巷流至充填井的水倉內(nèi)，由水泵排出地表，從空區(qū)排出的水比較混濁，在流入水倉前先進入沉淀池沉淀，然后再排入水倉內(nèi)。

2.4 充填順序

為了空區(qū)處理的施工安全，采取由下向上、由外向里的充填順序，即在垂直方向上，先充填最深部的空區(qū)，再充填淺部空區(qū)；在水平方向上，由充填井附近空區(qū)向遠離充填井空區(qū)充填。

2.5 純充填投資概算與充填工期

礦山純充填成本按86元/m3計算，礦山采空區(qū)體積為1152943 m3，因此礦山純充填投資為9915.3萬元。

由于每年12月、1月、2月、3月為冰凍期，尾砂凍結(jié)，不能進行充填作業(yè)，故年工作日按240天計算，采用三班工作制，每班8小時。每班充填能力為180 m3，礦山采空區(qū)體積為1152943 m3，因此礦山充填工期為71.16個月。

3 存在的主要問題及建議

（1）由于采空區(qū)的狀況是隨時變化的，因此礦山在處理采空區(qū)和殘礦回收的施工時，要對該空區(qū)及殘礦進行核實，根據(jù)礦山采空區(qū)實際情況，按本方案設(shè)計中采空區(qū)處理及殘礦回收方案進行。

（2）空區(qū)處理過程中對所需施工的相關(guān)工程一定要嚴格按作業(yè)規(guī)程、操作規(guī)程和安全規(guī)程的要求進行施工，杜絕事故發(fā)生。

（3）對于地表可能發(fā)生塌陷部位要設(shè)置明顯警示標志，防止人員進入。

（4）礦山布設(shè)的封堵?lián)鯄Ρ仨殘?zhí)行嚴格的驗收制度，保證封堵?lián)鯄Φ馁|(zhì)量，在安全上起到封堵作用，封堵墻的厚度不能小于0.5 m。

（5）禁止在采空區(qū)上部巖體進行采礦活動，消除安全隱患。

（6）空區(qū)處理實施過程中，要特別加強對空區(qū)頂板和有害氣體檢查的觀測，發(fā)現(xiàn)有異常現(xiàn)象，及時撤離人員，保障安全。

4 結(jié)語

本開研究僅確定了采空區(qū)治理方案與工藝，有待在今后的設(shè)計中作進一步深入的研究與論證，以確保采空區(qū)治理工作安全順利的進行。endprint