武山銅礦提高分級尾砂膠結充填體質量的探索與實踐

劉學斌

（江西銅業股份公司武山銅礦，江西　瑞昌　332204）

武山銅礦提高分級尾砂膠結充填體質量的探索與實踐

劉學斌

（江西銅業股份公司武山銅礦，江西瑞昌332204）

武山銅礦采用分級尾砂下向膠結充填采礦法，通過不斷研究和探索，采取了多點投料、鋼筋網加豎筋和雙閘閥安裝的方式，確保了膠結充填體質量。取得了較好的效果，其中，分級尾砂膠結充填體質量得到大幅提升，采場單產能力顯著提高。

分級尾砂；膠結充填；質量；豎筋。

江西武山銅礦始建于1966年，為我國生產和生活提供了大量的銅資源。礦體開采過程中，安全始終使其主要研究的問題。礦區管理者先后采取了崩落法、鋼筋混凝土假底下向進路式水砂充填等方法，使安全系數一步步提高。其中，主要礦產集中于北礦區，且礦區松散易碎礦質較多，分級尾砂下向膠結充填采礦法是目前武山礦區主要采用的開采防護方法該方法于2005年試驗進入，并與2006成功推廣。文章介紹了這一方法的主要應用過程，分析了下向水平分層進路式膠結充填采礦法如何確保施工安全，并提高產量。

1　武山銅礦下向分層進路膠結充填采礦法

1.1采場布置

礦區采場沿走向布置，其中礦體厚度＞25m的以垂直走向布置為主。采場高為 4m，寬為礦體厚度。長度礦體厚度小于25m為100m，大于25m為礦體厚度。

1.2回采、出礦

按照從采場中央到礦體下盤的采集方法，并沿走向拉開東西切采，進路沿走向按30％的坡度實施掘進，方便充填接頂 ，緊接著沿垂直方向進行回踩。其中，進路寬為3.5m，高為4m，采一充一。按照分層的方式采完一個后在回采下一分層。在下一分層時，按照同樣的采切方式進行回采。二個分層進路呈角度交錯布置。呀完成采取，還要配備足夠的設備，每個采場配備YT-27鉆機、 2m3柴油鏟運機，并且炮孔深度為 2～3m。采場鑿巖與出礦分別在 2條以上的進路中交替平行作業 。

1.3采場充填

采空區采用膠結充填方法對采空區確保礦區安全。其中下部膠結充填料灰砂 比位 1：4，上部膠結充填料灰砂 比為 1：8。采取跟進式地板清理方式，并且在地板位置鋪設鋼筋，掛好豎筋，做好充填擋墻，預留泄水孔，然后充填。由于該礦區部分礦體容易出現塌陷，因此要對其采用噴錨復合支護方法。施工過程中，要制定頂板充填體的強度、材料以及填充方法，以確保施工安全。

2　充填設備及過程

要完成采空區的充填，要建立充填站，并提供充填料漿、充填鉆孔與輸送管路等設施。具體過程為將充填料漿按照規定比例攪拌后沿著充填管道送入礦井。目前，常用的充填料采主要為分級尾砂，成為分普通硅酸鹽水泥。下向分層膠結充填采礦法，充填料漿的下部灰砂比 1：4，上部 1：8，充填料漿濃度要達到70％以上。

3　提高充填體頂板質量的方法

3.1提高膠結充填濃度

具體做法安裝觀察孔、排水管和排水閥對現場進行脫水處理，同時充填接頂。針對北礦區礦體薄的特點，為防止水分對現場材料的稀釋，還應預留排水管并設置雙閘閥。一旦水大量進入采空區，會造成充填體底部離析脫層。在采場排水閥前面增加了一個閘閥來阻截洗管水和其它水進入采空區，與此同時在密閉墻底部埋設一根排水管，用以排出充填前礦體內的水分，從而確保了充填體質量。雙閘閥及排水管安裝示意圖見圖1。

圖1　雙閘閥及排水設施

3.2底部鋼筋網加豎筋的固定方式

礦區踩空后，頂板需進行充填體揭露。充填體的形成方式使頂板在水平面上表現為層狀脫落。要防止充填體的這種冒落，豎向布筋是最好的方法。如圖2，豎向布筋有效的提高了充填體垂直方向的抗拉力強度及整體力學性能。底部鋼筋網的布置與豎向布筋相配合，在回采進路底部軸線方向中間部位可適當進行橫向鋼筋布置，要防止頂板中間位置由于受力過大而產生斷裂，要以一定的網度縱向布置托盤的鋼筋。

3.3均衡投料，防止產生離析或者分層

在充填過程中，投料要均衡，否則會造成離析或者分層。目前形勢下，礦區處于匱乏狀態，采空區大量存在，確保采空區的安全是礦區可持續發展的基本策略。疝氣武山銅礦北礦區在投料管理上嚴格管理，在采空區充填管上以2.5m左右的間隔開設2厘米見方的下料小孔，以便于多點投料，以確保其均衡性。充填材料要保持一定的濃度，但為了防止其集堆，要在投料管端口300mm～500mm處打一根頂柱，使料漿與頂柱碰撞而自然散落，也巧妙的避免了料漿直接沖刷造成空洞和擾動，確保了料漿的平穩有序沉降。確保礦區安全。其中，多點投料示意圖見圖2。

圖2　多點投料示意圖

3.4解決采場高溫措施工程

由于填充過程中水泥是必備材料，水泥與水發生水化反應會產生大量的熱量，導致原高溫采場礦體內的Fe2+加速氧化成Fe3+，導致礦區內溫度上升。放出大量熱。在礦井中大量的熱對于礦區安全不利，容易引起火災等災害。在武山礦區采空區，采場溫度甚至可達35℃，要控制這一問題，還要預設排風通道，并形成人工回風巷，目前，該礦區主要采取抽出式和壓入式兩種通風方式來解決井內高溫問題。

4　結語

銅礦是我國重要礦山之一，山西武山銅礦開采的安全性分析和確保具有重要意義。礦體自身特征決定了保證膠結充填體的質量成為開采第一要事。武山銅礦在開采過程中致力于開采安全，不斷的探索和總結經驗，采用了大量的安全措施提高了當地銅礦開采安全，滿足了開采需求。筆者就多年的經驗將安全防護措施總結如下。多點投料，確保料漿平穩、有序沉降，防止充填體離析分層；頂板填充體冒落解決辦法，采用采鋼筋網加豎筋的方式解決。安裝雙閘閥并預埋排水管，以提高充填料漿濃度。

TD853.34

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1003-5168（2015）-12-0135-2

劉學斌（1970-）男，助理工程師，研究方向：采礦工藝技術及安全生產管理。