上向水平分层充填采矿法在砂岩采矿中的应用

2012-11-17欧阳文生

采矿技术 2012年2期

关键词：平巷隔墙锚索

欧阳文生

（湖南宝山有色金属矿业有限责任公司，湖南郴州市 424402）

上向水平分层充填采矿法在砂岩采矿中的应用

欧阳文生

（湖南宝山有色金属矿业有限责任公司，湖南郴州市 424402）

针对湖南宝山砂岩矿体的特点，提出了留矿采矿的上向水平分层多进路充填采矿法方案。通过主动疏水，打压入钢桩，高压喷浆，加强围岩；浇注混凝土挡墙来预防围岩片帮，增加安全可控性；实行预裂爆破，柔性隔墙分隔，降低贫化率。实践证明这是一种经济、安全、高效的采矿方法。

水平分层充填采矿法；多进路回采；回采工艺；砂岩采矿

1 开采技术条件

湖南宝山矿业公司西部矿体60%赋存在砂岩中，矿体围岩稳固性差，矿石品位高，尤其以2号矿体表现最为突出，2号矿体上盘围岩主要为测水组碳质灰岩、混质砂岩、石英砂岩等，稳固性很差，坚固性系数4～6，抗拉剪强度也很低，围岩富水，掘进巷道常有冒顶、片帮、垮塌现象发生，下盘围岩为白云石灰岩、石英砂岩，稳固程度中等，安全性差。

2 原有的采矿方法

该矿山原有采矿方法为上向分层进路充填采矿法，不留底柱，当采到一定高度时，用钢筋混凝土浇注0.3m以上的人工假底板和假巷，浇注人工溜矿井，随着回采工作的推进，底板混凝承载强度面临考验。充填系统的投资巨大，人工和材料耗费大、工作量大、实际操作性差、管理效率低，经济效益性难以提高。

在施工中出现侧翼围岩片帮，围岩体错动下滑，挤压充填料体，使进路空间变小，甚至充填料挤塞满进路空间，充填料与矿石混合加大了矿石贫损率。针对回采、充填成本高，围岩安全性差的难点，本文选择上向水平分层多进路充填采矿法，并利用矿山现有的材料设备，借鉴水利工程和遂道工程中除险加固的施工工艺和方法，吸收其它矿山的施工经验，提出有针对性的施工方法。

3 上向水平分层多进路充填采矿法

3.1 采准切割

矿房设计采高高度15m，长度30m，宽2.4～3 m，不留底柱。在矿体上下盘垂直走向布置切割平巷作运输巷道。下盘切割平巷尽量布置在矿体下盘接触线上，巷道规格2m×2.2m，预留排水沟。下盘切割平巷既用作起始回采时的自由面和补偿空间，又可作为去相邻矿房的通道。在矿体中央布置2条先行天井作行人通风井，贯通溜矿井与阶段运输巷相通。在矿体两侧翼围岩中沿矿体走向布置帷幕灌浆加固巷道，巷道尽量布置在距离矿体接触带2～3m范围内，巷道规格2m×2.2m，见图1。

图1 采准切割工程布置

3.2 帷幕灌浆和疏水

在下盘切割平巷内利用矿山现有地质水平钻机，斜向上呈放射状钻12～15个疏水钻孔，孔深以钻孔见矿为止。在巷道6内，运用矿山KQZ－100－2型潜孔钻机沿接触带向下钻垂直孔，钻孔直径15 cm，钻孔深度12～14m，孔距1m，用15kg／m或12kg／m的废旧轨道，先裁切再焊接顺孔压入，用作钢骨架基桩加固，同时对孔隙高压喷射砂浆固结。

3.3 回采筑墙

如图2所示，在矿体A区用水平浅孔进行预裂爆破采矿。严格控制采幅，控顶距2.4～3m，充填区2.4～3m，悬顶距3m。采用多段毫秒雷管微差起爆，炮孔直径40mm，孔深3.8m，排距0.8m，孔距1.1m，预裂孔孔距0.4m。预裂爆破能使开采区A与待采区B预先分开，使透射到待采区B的应力波强度大为减弱，利于边界的稳定。

图2 回采筑墙

第一次崩落下来的矿石，用电耙或无轨自行装卸设备全部转运至下盘切割平巷，再倒放入溜矿井放至下一阶段。

采场清理干净后，在靠近侧翼围岩帮立模，在模内立埋废旧轨道和栓扎清洗过的废钢丝绳，形成钢构架，然后浇注C25的混凝土挡墙，加强侧翼围岩，改善应力状态，浇注时添加适量减水剂和速凝剂，墙高2.5m，墙厚0.4～0.5m。

浇注3d后可拆模采矿，浅孔预裂爆破采下的矿石，转运出一部分，然后进行留矿采矿，留矿可暂时支撑两帮，撑抵两帮水平挤压应力，又可以作下步采矿台阶，降低采空高度。留矿量以露出挡土墙为准。

清洗干净出露的墙面和模板后，立模浇注，使用混凝土输送车泵送，可减小劳动强度，提高工效，拆模之后留矿采矿，两侧翼交叉作业，提高效率。循环作业，直至接顶分层。然后集中一次出矿。

3.4 柔性隔墙充填

如图3所示，形成采空后，用直径18～20mm的废旧钢丝绳做长锚索，长锚索沿待采区边界从空区顶板锚固定至空区底板。锚索间距0.5～0.6m，锚索下部悬挂4cm厚的木板，上部悬挂竹夹板，形成竹木板柔性隔墙，柔性隔墙将充填区和待采区B隔开，预防充填料坍陷，同时防止B区采矿时矿石飞溅到充填区，减小矿石损失和贫化。