松散體內成巷殘礦回采方法的探討

曹 俊

（山西中條山有色金屬集團有限公司篦子溝礦業有限公司，山西 垣曲 043703）

1 礦山概況

篦子溝礦業有限公司礦體屬緩傾斜礦體，采用有底柱分段崩落的采礦方法。自2016年殘礦回收以來，主要是通過疏通各分段層底盤未崩落電耙道的方式進行資源回收，處理礦量為50萬t/年。經過五年的生產實踐表明，雖然殘礦回收取得了很好的成效，但在生產中經常出現電耙道破壞嚴重、斗頸處被大塊礦石高位卡塞不能繼續放出，以及處理起來對施工和安全都有著極大的風險問題，往往為了安全而放棄回收，使得好多出礦斗并沒有達到預計出礦量就提前結束，從而造成不少的資源損失。

2 電耙道回收殘礦現狀及難點

1）有底柱分段崩落法的采場底部結構復雜，在斗穿、斗頸等工程的切削作用下，破壞了它的整體性，其強度受到很大的削弱，應力集中的現象也比較嚴重，在回采過程中因地壓加大，還導致耙道變形和嚴重破壞。耙道需要多次支護，而出礦與支護經常是交替進行，甚至有的耙道因無法修復而不具備安全出礦條件，造成了資源無法回收。

2）底部漏斗頸流通斷面相對較小，礦石卡斗頻繁，嚴重地影響采場單位面積采礦、出礦強度的提高。現階段對大塊卡斗的處理方法主要是用竹竿在端部捆綁上炸藥包與3~5 m的導爆管雷管一起送入卡斗處強制崩落大塊，以此來進行大塊處理。此方法雖然操作簡單但是不排除人員頻繁鉆斗敷藥的可能，且過程中存在炸藥單耗高、對電耙道及斗口產生破壞震動等不利因素，造成較大的安全隱患。同時，由于不能有效地管理和控制放礦，致使礦石損失率和貧化率較高。

3）由于采用電耙出礦的局限性，導致緊鄰崩落區的出礦斗無法形成，從而造成礦量損失。

4）根據端部礦巖移動規律，橢球體兩側和正面存在脊部損失，使得礦量無法放出而造成礦量損失，見圖1。

圖1 崩落法放礦時礦石殘留的三種形式

3 方案的確定

根據在電耙道層回收殘礦的實際經驗來看，電耙道層地壓變化大，普遍存在變形、開幫支護，再變形再開幫支護的被動循環。對于抗壓能力明顯不如電耙道層的松散體而言，若繼續選擇上述施工工藝無論是回收率還是采礦成本都不是最理想的。鑒于松散巖體結構空隙雜亂，抗拉、抗剪強度及內聚力幾乎為零，表現出松、散、碎、空隙及巖移量較大等特點，在這種介質中掘進和支護巷道，則應采取短掘短支、邊掘邊支、弱爆破、早封閉、超前支護配合金屬支架的施工原則進行安全施工，并減少掌子面頂幫巖體的暴露和出渣時間，以提高巷道的穩固性。掘進、砼聯合作業時，在強采強出的可回收區域上面構筑人工假頂，為下面礦石的回收創造安全的作業環境。由于松散體自身的松、散特點，掘進成巷過程中極易受到來之頂板冒落和兩側巖體向巷道水平移動推力的影響。所以，為了提高掘進速度和成巷率，并結合以往經驗，決定采用25U型鋼可縮性支架一次成巷的施工方案。

作業面可選擇在丟斗礦量多、品位高、周圍無相鄰出礦耙道的區域，選用效率高的電動鏟運機加25U型鋼拱架和鋼板網，采用進路后退式回采的方式，直接從電耙道的上分層進入松散體內，施工不同方向的切巷作為出礦進路，利用新工藝可最大限度地回收殘礦資源，減少損失，見圖2。

圖2 新工藝下回收殘礦資源模式圖

3.1 產前準備工作

1）深入現場熟悉工作環境。恢復照明、電纜及風水管路的敷設、廢棄溜井的封閉等。

2）鏟運設備的選型。根據原有巷道規格和合格大塊的尺寸選擇相適應的電動鏟運機。

3）電器設備的選型。技術人員計算出所有電器設備的最大總負荷，以此為依據選擇相配套的電器設備。

3.2 具體回采實施步驟（以圖2為例說明）

1）溜礦井的設置。在電耙道層利用電耙把原溜礦井填滿至90%，施工人員從溜井口搭設的操作平臺原位開始上掘溜井，直至上分段塹溝層（6穿）端部原巖體內，作為鏟運機出礦溜礦井。若無原溜礦井可用，則必須先在采場端部新施工溜礦井。

2）在耙道層封堵斗穿。用中深孔強制崩落耙道桃形，用崩落的松散體回填耙道，使其無空場，防止鏟運機在上分段松散體內作業時'掉底'。

3）鏟運機從底盤原有巷道進入6穿。通過前進式掘進+鋼網支護的方式進入原采場塹溝層松散體內，以6穿為中心掘進到與下分段崩落區交界處后停止前進，隨后在端部進行后退式回采，待回采結束后，分別向左、右方向施工分切巷，進行'間柱'的回采，以此類推。

4）后退式回采頂板及兩幫礦體，拆一架出一架每架鋼梁分擔的礦量。由于礦體已松動過，礦體可自流至鏟運巷道內，若出現的板結高度在3 m范圍內可采用長竹竿端部捆扎藥包，送入卡斗處進行爆破處理；若板結高度大于3 m，則可根據具體情況在回采巷道內施工深孔或底部拉底，增加落礦面積，使其自然下落。

5）由于是松散體內獨頭巷道，不具備施工獨立的回風系統，故采用混合式通風方式進行強制性通風。利用高壓風沖洗工作面，將污風經抽風機抽到底盤總回風道內。

6）對出礦過程中出現的大塊，通過鏟運機挑至專用爆破硐室集中鑿巖進行二次破碎。

4 特殊地段掘進施工

對于特殊需預支護的地段，一般可采用長度為3 m，型號為18~24 kg/m的軌道在一端從上向下呈45°削尖，利用改裝過的YT-28機頭產生的推力向上15°前插置鋼梁上部松散體內，使其對頂板進行預支護，一般使用8~10根，呈緊密型平行排列。為防止頂板及兩幫碎毛掉落和前插軌道翹起脫落，接頂后應將超前插軌道與拱梁的接觸面焊接牢固，并用鋼板網對頂板及兩幫進行封閉。

鋼板網：采用5 mm厚的鋼板一次壓制成合格菱形孔網，孔網參數為5 mm×5 mm。

5 殘礦回采安全保障技術

由于此次殘礦回收基本上都在地壓活動較強、圍巖穩固性較差、巖石移動性和安全隱患較大的松散體區域內進行礦石回收作業，這就對安全保護措施提出了嚴格的技術要求。為此，工程技術人員應根據回收方案工藝的特點，提高風險預見預判能力，編制和制定松散體內殘礦回收安全技術措施，并在殘礦回收實踐中不斷完善。

1）U型鋼接頭是拱形金屬支架的關鍵部位，要經常檢查其工作情況，發現卡攬歪斜或松脫時，要及時扶正、擰緊。接頭部分及頂梁下端的0.3~0.4 m以內不敷設背板，為防止背板妨礙支架的可縮性能。兩架U型鋼架之間焊接50 mm×50 mm×5 mm的角鋼作為拉手，以提高支護的穩定性，防止放炮時崩倒、偏心受壓、支架歪斜變形。

2）為防止開挖時兩幫松散體向內移動擠壓，造成巷道變形，可以以U型鋼拱架為支點，向兩幫打入長1.5 m的錨桿或圓鋼，與巷道走向成30°角，并水平插入兩幫移動散體作為兩幫支護，支護成八字形向兩邊張開。

3）放頂前要對相鄰完好金屬鋼梁的松緊度進行確認，對回采巷道頂板及兩幫的浮石進行處理，防止滾動。

4）放頂后，對相鄰完好鋼梁、頂板和邊幫進行再加固，確認安全后，方可回收落下的殘礦。

5）當出現松石被幾塊礦石交錯卡塞時，采用竹子撐頂炸藥包送入卡塞處爆破的方法處理，以達到放頂泄壓目的。嚴禁人員鉆入松散體內處理。

6）若進行底部爆破拉底，應對頂板全面進行檢查，要設防崩棚措施，對穩固性不好的地方采用超前預支護或臨時支柱進行支護，對出現的浮石要及時處理。

7）作業前應認真檢查作業地點的安全情況，安全監控人員要利用人、機、物等設備工具24 h對該點進行監測、監控，發現異常及時匯報，出現嚴重危及人身安全的征兆時，要及時組織人員撤離危險區，同時設置警戒和照明標志，禁止人員和車輛進入，并報告礦有關領導及時處理，經技術職能和安全部門確認安全后方可繼續作業。

6 結語

為實現殘礦的高效回采，通過對現狀技術的研究和無軌設備的引進，雖然前期購買設備費用較大，但可以利用鏟運機的靈活性和高效性，加上必要的安全措施，直接進入松散體內構筑的人工巷道，不但解決了成巷難、大塊頻繁高位卡斗的問題，而且可充分回收殘礦礦量，最大限度地降低損失。在生產實際運用當中，對于松散體底部已充填或是實體的采場，鏟運機可直接進入進行回采作業；但對于底部不是實體、未充填或不能確定有無'樓板'的采場，為防止發生意外，應采用先進的探測掃描設備對底部進行探測，或對松散體進行預注漿形成人工假底，以減弱腳底松散體的流動性，使其形成一個整體，從而確保安全。