武山铜矿提高分级尾砂胶结充填体质量的探索与实践

刘学斌

（江西铜业股份公司武山铜矿，江西　瑞昌　332204）

武山铜矿提高分级尾砂胶结充填体质量的探索与实践

刘学斌

（江西铜业股份公司武山铜矿，江西瑞昌332204）

武山铜矿采用分级尾砂下向胶结充填采矿法，通过不断研究和探索，采取了多点投料、钢筋网加竖筋和双闸阀安装的方式，确保了胶结充填体质量。取得了较好的效果，其中，分级尾砂胶结充填体质量得到大幅提升，采场单产能力显著提高。

分级尾砂；胶结充填；质量；竖筋。

江西武山铜矿始建于1966年，为我国生产和生活提供了大量的铜资源。矿体开采过程中，安全始终使其主要研究的问题。矿区管理者先后采取了崩落法、钢筋混凝土假底下向进路式水砂充填等方法，使安全系数一步步提高。其中，主要矿产集中于北矿区，且矿区松散易碎矿质较多，分级尾砂下向胶结充填采矿法是目前武山矿区主要采用的开采防护方法该方法于2005年试验进入，并与2006成功推广。文章介绍了这一方法的主要应用过程，分析了下向水平分层进路式胶结充填采矿法如何确保施工安全，并提高产量。

1　武山铜矿下向分层进路胶结充填采矿法

1.1采场布置

矿区采场沿走向布置，其中矿体厚度＞25m的以垂直走向布置为主。采场高为 4m，宽为矿体厚度。长度矿体厚度小于25m为100m，大于25m为矿体厚度。

1.2回采、出矿

按照从采场中央到矿体下盘的采集方法，并沿走向拉开东西切采，进路沿走向按30％的坡度实施掘进，方便充填接顶 ，紧接着沿垂直方向进行回踩。其中，进路宽为3.5m，高为4m，采一充一。按照分层的方式采完一个后在回采下一分层。在下一分层时，按照同样的采切方式进行回采。二个分层进路呈角度交错布置。呀完成采取，还要配备足够的设备，每个采场配备YT-27钻机、 2m3柴油铲运机，并且炮孔深度为 2～3m。采场凿岩与出矿分别在 2条以上的进路中交替平行作业 。

1.3采场充填

采空区采用胶结充填方法对采空区确保矿区安全。其中下部胶结充填料灰砂 比位 1：4，上部胶结充填料灰砂 比为 1：8。采取跟进式地板清理方式，并且在地板位置铺设钢筋，挂好竖筋，做好充填挡墙，预留泄水孔，然后充填。由于该矿区部分矿体容易出现塌陷，因此要对其采用喷锚复合支护方法。施工过程中，要制定顶板充填体的强度、材料以及填充方法，以确保施工安全。

2　充填设备及过程

要完成采空区的充填，要建立充填站，并提供充填料浆、充填钻孔与输送管路等设施。具体过程为将充填料浆按照规定比例搅拌后沿着充填管道送入矿井。目前，常用的充填料采主要为分级尾砂，成为分普通硅酸盐水泥。下向分层胶结充填采矿法，充填料浆的下部灰砂比 1：4，上部 1：8，充填料浆浓度要达到70％以上。

3　提高充填体顶板质量的方法

3.1提高胶结充填浓度

具体做法安装观察孔、排水管和排水阀对现场进行脱水处理，同时充填接顶。针对北矿区矿体薄的特点，为防止水分对现场材料的稀释，还应预留排水管并设置双闸阀。一旦水大量进入采空区，会造成充填体底部离析脱层。在采场排水阀前面增加了一个闸阀来阻截洗管水和其它水进入采空区，与此同时在密闭墙底部埋设一根排水管，用以排出充填前矿体内的水分，从而确保了充填体质量。双闸阀及排水管安装示意图见图1。

图1　双闸阀及排水设施

3.2底部钢筋网加竖筋的固定方式

矿区踩空后，顶板需进行充填体揭露。充填体的形成方式使顶板在水平面上表现为层状脱落。要防止充填体的这种冒落，竖向布筋是最好的方法。如图2，竖向布筋有效的提高了充填体垂直方向的抗拉力强度及整体力学性能。底部钢筋网的布置与竖向布筋相配合，在回采进路底部轴线方向中间部位可适当进行横向钢筋布置，要防止顶板中间位置由于受力过大而产生断裂，要以一定的网度纵向布置托盘的钢筋。

3.3均衡投料，防止产生离析或者分层

在充填过程中，投料要均衡，否则会造成离析或者分层。目前形势下，矿区处于匮乏状态，采空区大量存在，确保采空区的安全是矿区可持续发展的基本策略。疝气武山铜矿北矿区在投料管理上严格管理，在采空区充填管上以2.5m左右的间隔开设2厘米见方的下料小孔，以便于多点投料，以确保其均衡性。充填材料要保持一定的浓度，但为了防止其集堆，要在投料管端口300mm～500mm处打一根顶柱，使料浆与顶柱碰撞而自然散落，也巧妙的避免了料浆直接冲刷造成空洞和扰动，确保了料浆的平稳有序沉降。确保矿区安全。其中，多点投料示意图见图2。

图2　多点投料示意图

3.4解决采场高温措施工程

由于填充过程中水泥是必备材料，水泥与水发生水化反应会产生大量的热量，导致原高温采场矿体内的Fe2+加速氧化成Fe3+，导致矿区内温度上升。放出大量热。在矿井中大量的热对于矿区安全不利，容易引起火灾等灾害。在武山矿区采空区，采场温度甚至可达35℃，要控制这一问题，还要预设排风通道，并形成人工回风巷，目前，该矿区主要采取抽出式和压入式两种通风方式来解决井内高温问题。

4　结语

铜矿是我国重要矿山之一，山西武山铜矿开采的安全性分析和确保具有重要意义。矿体自身特征决定了保证胶结充填体的质量成为开采第一要事。武山铜矿在开采过程中致力于开采安全，不断的探索和总结经验，采用了大量的安全措施提高了当地铜矿开采安全，满足了开采需求。笔者就多年的经验将安全防护措施总结如下。多点投料，确保料浆平稳、有序沉降，防止充填体离析分层；顶板填充体冒落解决办法，采用采钢筋网加竖筋的方式解决。安装双闸阀并预埋排水管，以提高充填料浆浓度。

TD853.34

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1003-5168（2015）-12-0135-2

刘学斌（1970-）男，助理工程师，研究方向：采矿工艺技术及安全生产管理。