浅谈潘洛铁矿干尾充填采空区治理方案

2019-02-17杨羽慰

采矿技术 2019年1期

杨羽慰

(福建省潘洛铁矿有限责任公司，福建漳平市 364405)

随着开采时间的延长和开采范围的不断扩大，许多地下矿山的空区规模和数量都在不断扩大，采空区范围过大和存在时间过长时，就会形成地压危害，若不及时处理，就会导致空区、采场巷道等发生大量岩石冒落，引发空气冲击波和矿震继而引发地表开裂、下沉、山体滑坡、地面建筑物倒塌与陷落等危害现象，严重影响到矿山的安全生产。

1 矿山空区现状

福建省潘洛铁矿有限责任公司为采选联合企业，下属的洛阳铁矿自1992年转为地下开采以来，到目前为止，共形成了“洛阳一矿”和“洛阳二矿”2个地下开采系统。其中“洛阳一矿”于1992年建成投产，主要开采矿山深部的主矿体；“洛阳二矿”于2006年建成投产，开采主矿体外围浅部零星矿体。因开采历史较久，矿山井下形成了较多的采空区，做为省属国有企业，潘洛铁矿历来重视采空区的治理，早在2012年即与长沙矿山研究院有限责任公司开展合作，对矿山采空区的充填处理和监测预警进行研究，并对矿山施工1#和3#充填井进行采空区治理，同时在洛阳一矿设有微震监测系统，实时监测采空区的稳定状况。另外，因矿山现有尾矿库库容偏小，无法容纳矿山服务年限内排出的所有尾矿，为了企业的可持续发展，潘洛铁矿与福建省冶金工业设计院合作，于2016年4月启动了干尾利用环保工程，拟将选矿厂排出的尾砂，全部脱水压滤，压滤后的干尾砂除少量用作水泥厂的原料运销至水泥厂外，剩下全部用汽车运送至井下充填采空区。目前，尾砂脱水系统(即井下采空区的尾砂干式充填站)已建成并投入使用。

(1) 1#采空区。该采空区平面上由4个矿块(100中段3个矿块，70中段一个矿块)空区连成一片组成，顶板最高处标高为+145 m；底板最低处标高为+85 m；暴露面积为5032 m2；空区跨度30～50 m之间，采空区高度10～35 m，平均高度25 m，采空区体积约12.58×104m3，预计可干式充填体积约9.91×104m3。该采空区顶部已施工了与地表相通的1#干式充填井。

(2) 2#采空区。采空区沿矿体(向东)倾伏方向由130， 100， 70 m中段采空区连通组成，暴露面积总计8082 m2；空区垂直倾伏方向平均跨度36 m。该采空区未施工充填井，所需充填材料需要通过转排，该采空区适合转排充填区域在8～10勘探线间，可充填面积7042 m2，平均高度约33 m，可充填体积约17.43×104m3。

2 采空区干尾充填

(1) 1#采空区自然充填。该采空区顶部施工有与地表相通的1#干式充填井，充填井直径1500 mm，可采用干式充填料直接充填，为防止溜井堵塞，井口设有400 mm×400 mm格筛。虽然目前采空区无渗水、积水现象，但为了保持充填后采空区的渗透性，防止采空区积水，本项目利用采矿掘进产生的废石作为干尾砂的“搅拌”材料，与干尾砂一起形成混合充填料充填采空区，首先利用大块废石对采空区底部进行铺底形成废石垫层，之后废石和干尾砂交替充填采空区，废石和干尾砂的充填体积比例按2∶1进行，即废石2车∶干尾砂1车交替充填。

(2) 转排通道。洛阳一矿目前仅施工有一口干

式充填井，位于1#采空区上部，其余采空区所需的充填料须通过机械设备从该采空区转运，各采空区充填后内部的平整也需机械设备进入。洛阳一矿目前井下采用有轨设备运输，若充填料转排和空区内平整也采用有轨设备，需要较多的辅助设施，受到较多的限制。而洛阳二矿南采场现有的斜坡道工程最低已开拓至+65 m标高，结合洛阳二矿已有的无轨运输斜坡道工程施工尾砂转排通道，转排通道施工后，无轨设备可通过洛阳二矿的斜坡道硐口直接进入井下，今后采空区充填过程中为充分回收国家资源而回采的部分残矿也可以利用该通道运出地表。根据已有斜坡道和拟充填处理的采空区的位置和标高，在洛阳二矿现有斜坡道+161.7 m标高处向下施工斜坡道至+122 m标高和1#采空区相通，并在斜坡道中部对应的+146 m标高与2#采空区相通，作为机械设备出入及尾砂转排的通道。转排通道施工过程中掘进的废石直接运至已贯通的采空区回填作为底部垫层。

(3) 尾砂转排充填2#采空区。1#采空区顶板最高处标高为+145 m，底板最低处标高为+85 m，充填井位置基本位于该空区的最高点。1#采空区顶板标高大部分在+129 m以下，设计转排通道与该采空区在+122 m标高处相通，使进入采空区作业的设备与采空区顶板的高差大部分控制在7 m以下，有利于观察顶板状况并及时处理。转排通道施工完成后，用自卸汽车从地表废石临时堆场运送废石至1#采空区，从采空区边缘开始逐步将自然充填未填满的周边区域回填至+122 m标高，并利用装载机将自然充填的废料整平，形成转载平台。+122 m标高以上的空间作为充填料的临时堆场，洛阳一矿其余采空区充填所需充填料均从该堆场转载。2#采空区充填所需的充填料在1#采空区充填料临时堆场装自卸汽车后，经转排通道从+146 m标高运至2#采空区充填，从采空区边缘开始逐步向采空区中部推进，最终将采空区回填至相应的标高。