第一篇：水平干式充填采礦法回采頂?shù)字桨傅母倪M(jìn)探討1

水平干式充填采礦 法回采頂?shù)字桨傅母倪M(jìn)探討

賈元新

（中國(guó)黃金集團(tuán)夾皮溝礦業(yè)有限公司）

摘要

本文主要敘述了夾皮溝礦業(yè)有限公司，在使用水平干式充填采礦法回采頂?shù)字写嬖诘膯栴}，改用電耙充填法在技術(shù)上和安全上的可行性，還介紹了改變脈內(nèi)運(yùn)輸巷道木支護(hù)形式、采用人工鋼筋混泥土保護(hù)層與噴射混泥土支護(hù)結(jié)合，對(duì)安全回采頂?shù)字淖饔?。關(guān)鍵詞

鏟運(yùn)充填法

電耙充填法

人工保護(hù)層

一、夾皮溝礦業(yè)有限公司采礦方法及頂?shù)字夭涩F(xiàn)狀簡(jiǎn)介：

1、礦床地質(zhì)概況

夾皮溝礦區(qū)礦體為含金石英脈型，礦體傾角為70°～85°，平均厚度為0.6～1.5m，多為1.0 m左右，礦脈中含有長(zhǎng)石、石英、方解石、絹云母、綠泥石等，裂隙、節(jié)理較發(fā)育，斷層錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象較為突出；近礦圍巖主要為蝕變斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、混合片麻巖，裂隙、層理較發(fā)育、穩(wěn)固性較差。礦體與圍巖接觸界線清楚、接觸面光滑，且有較厚的斷層泥存在。礦巖堅(jiān)固性系數(shù)在6～12，因此，礦巖屬中等穩(wěn)固或中等穩(wěn)固以下，脈內(nèi)巷道或采場(chǎng)頂板暴露面寬度在1.8～2.0m以下時(shí)，不易冒頂，在2.0m以上時(shí)，易發(fā)生冒頂和上盤片落。

2、采礦方法及頂?shù)字夭汕闆r：

1)我公司在使用微型鏟運(yùn)機(jī)出礦，水平干式充填采礦法（鏟運(yùn)充填 法）以前，傳統(tǒng)的淺孔溜礦法占主導(dǎo)地位，實(shí)踐證明：這種采礦方法具有采切工程量小，回采效率高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，礦房生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)，配合接桿中深孔鑿巖，回收頂?shù)字男Ч草^好，一般回收率可達(dá)70～80%，但淺孔溜礦在回采過程中損失貧化較大，特別是回采完畢后，大量放礦時(shí)，由于上盤圍巖片落、礦石損失貧化更為突出，為此公司引進(jìn)了微型鏟運(yùn)充填法，此法在八家子礦首次試驗(yàn)成功，進(jìn)而在二道溝礦、小北溝礦得到推廣，使房采的損失貧化得到大幅度下降，有效地回收了礦房的工業(yè)礦量，但水平干式充填采礦在配合頂?shù)字厥丈线€存在一定弊端，我公司由于處在新老采礦方法交替時(shí)期，加之礦體賦存條件復(fù)雜，頂?shù)字夭煞椒▎我唬V量損失嚴(yán)重，這一問題至今沒有得到解決。目前，我公司頂?shù)字幱谝韵聨追N回采狀態(tài)：(一)上部中段已用溜礦法采完的礦塊剩下的底柱和下部用水平干式充填采礦法開采所剩下的頂柱，如圖1—1ab(二)上部已用水平干式充填采礦法采完剩下的頂?shù)字?，和下部用水平干式充填采礦法采完剩下的頂柱，如圖1—2 針對(duì)上述兩種情況的頂?shù)字?，我公司一般設(shè)計(jì)采用充填法回收頂柱（既用正常房采的形式進(jìn)行），待頂柱采至上中段水平，并且充填至上中段水平底板，再用崩落法回采圖1—1的底柱，用空?qǐng)龇ɑ夭?—2的底柱。實(shí)踐證明，這種方法獲得成功的例子幾乎不多，其原因有如下幾點(diǎn)：⑴由于礦脈賦存條件復(fù)雜，礦脈與上下盤圍巖多呈光滑的斷層面接觸，且礦脈裂隙節(jié)理發(fā) 育，使用正常充填法回收頂柱時(shí)，由于出礦和充填過程中，頂板懸頂過高（一般在4.0米左右），上盤圍巖極易發(fā)生片落，進(jìn)而造成頂板暴露面較大（有時(shí)寬度可達(dá)3-4m）發(fā)生冒頂事故。

（2）因礦脈與圍巖呈滑面接觸，加之頂板暴露面大，當(dāng)頂柱上采至距中段水平3-4m高時(shí)，靠近人道井和充填井的礦體穩(wěn)固性極差，有大面積滑脫現(xiàn)象，嚴(yán)重者可直脫到上部采場(chǎng)人工假底位置，如圖1—3（3）在我公司脈內(nèi)運(yùn)輸巷道普遍采用木支護(hù)形式。頂柱上采逾接近運(yùn)輸巷道，地壓活動(dòng)逾強(qiáng)烈，因而巷道發(fā)生變形，木支護(hù)出現(xiàn)倒塌，棚梁斷裂，迫于安全威脅，只能停止上采圖1—3。（4）即使頂柱能夠正常上采至運(yùn)輸巷道底板、崩落的最后一層礦量由于懸頂過高，也無法安全出礦和充填，導(dǎo)致上部采場(chǎng)底柱不能回采，如圖1—4

二、頂?shù)字夭煞桨傅母倪M(jìn)探討

綜上所述，夾皮溝頂?shù)字夭尚Ч畹闹饕蚓褪牵簺]有適當(dāng)?shù)幕夭煞桨概c頂?shù)字匀粻顩r相適應(yīng)，回采中安全威脅大，造成大部分礦量損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我公司頂?shù)字V量占礦塊礦量25～30%，回采含金300kg的礦量，就會(huì)有含金60kg左右的礦量損失在頂?shù)字?，其?shù)字是驚人的。因此，如何解決充填采礦法中頂?shù)字夭蓡栴}，成為工程技術(shù)人員的一大課題，為此，改進(jìn)頂?shù)字夭煞桨竸?shì)在必行。

筆者認(rèn)為，要想選擇出切實(shí)可行的頂?shù)字厥辗桨?，必須解決回 采過程中的地壓管理問題，否則，經(jīng)濟(jì)上再合理的方案如控制不了冒頂、片幫及礦脈滑落等地壓活動(dòng)，都是無濟(jì)于事的。下面來探討一下回采方案的改進(jìn)措施：

1、回采方案的選擇

把原水平干式充填（鏟運(yùn)機(jī)出礦）回采頂柱改為電耙充填法回采頂柱，原回采底柱的方案不變。即對(duì)圖1—1和圖1—2兩種類型的頂柱采取如下方案：

第一方案：對(duì)圖1—1a的頂?shù)字闆r，采用電耙充填法回采頂柱（用YSP-45鑿巖機(jī)鑿巖），頂柱采完后，用中深孔（YG-80導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)鑿巖）崩落法后退式回采底柱。

第二方案：對(duì)圖1—1b的頂?shù)字闆r，頂柱回采與第一方案相同，頂柱采完之后，用接桿（YSP-45鑿巖機(jī)鑿巖）崩落法后退式回采底柱。

第三方案：對(duì)圖1—2的頂?shù)字闆r，仍采用電耙充填法回采頂柱，頂柱采完后，用空?qǐng)龇ǎ╕SP-45鑿巖機(jī)鑿巖）后退式回采底柱。與上述三方案相配合的支護(hù)形式是，把脈內(nèi)運(yùn)輸巷道木支護(hù)形式（木棚子）改為噴射混凝土支護(hù)，在巷道底板澆灌400mm厚的人工鋼筋混凝土保護(hù)層（簡(jiǎn)稱：人工保護(hù)層）

在下部采礦沒有接近頂柱之前，脈內(nèi)運(yùn)輸巷道地壓還沒有活動(dòng)時(shí)，提前施工噴射砼和人工保護(hù)層，針對(duì)不同底柱回采形式噴射砼和保護(hù)層的形成如下：

對(duì)于第一方案，由于底柱采用YG-80中深孔鑿巖，因此要 對(duì)巷道進(jìn)行片幫、挑頂、形成足夠的鑿巖空間，之后，進(jìn)行澆灌人工保護(hù)層，保護(hù)層施工完后，還沒有進(jìn)行養(yǎng)生時(shí)，立即對(duì)巷道進(jìn)行噴射砼，以保證噴射砼與保護(hù)層牢固結(jié)合在一起，共同承擔(dān)底柱的壓力。施工保護(hù)層之前，要在巷道底板向兩幫打1.0～1.5m深的錨桿眼，插入∮32圓鋼，并與保護(hù)層澆灌在一起，以增強(qiáng)其穩(wěn)固性。如圖2—1a 對(duì)于第二、第三方案，噴射砼和保護(hù)層的形成與上述原理相同，但運(yùn)輸?shù)啦恍杵瑤吞繇?，如圖2—1b

2、頂柱回采方案：

如前所述，三方案的頂柱回采均采用電耙充填法，在人工保護(hù)層下進(jìn)行回采，出礦和充填均采用電耙配以人工進(jìn)行，其工藝簡(jiǎn)述如下：（1）鏟運(yùn)充填法正常上采至頂柱界線附近，用YT-27或YT-24水平鑿巖機(jī)壓平采場(chǎng)，出礦充填后，使頂板保持1.8～2.0m高度，使頂柱保持6～7m的高度。

（2）對(duì)采場(chǎng)頂板及兩幫進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)辦法一般采用廢石塊砌筑，見示意圖2—1c。一般要求石墻跨度在1.5～1.8m范圍內(nèi)（原則上能保證電耙正常耙礦和充填），但特殊情況礦脈較寬處的跨度礦體和水平厚度一致。

（3）廢石墻初步養(yǎng)生后（一晝夜），采用耙礦充填法正常上采頂柱，為減少礦石損失貧化，礦體與圍巖分次爆破，出礦后按1.2～1.5m的采幅崩落圍巖進(jìn)行充填。崩落圍巖充填料不夠，用外采充填料補(bǔ)充。見圖2—1d(4)頂柱上采完畢并且充填后，留1.8m高對(duì)保護(hù)層進(jìn)行支護(hù)，支護(hù) 形式是沿采場(chǎng)每隔2m左右打木頂子，采幅較寬處，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)加密，其作用是保證上部底柱回采安全。如圖2—1d

3、底柱回采方案：

（1）YSP-45接桿中深孔崩落法回采底柱。見圖2—1d。炮眼間距1.0m，崩礦步距1.0m，即每次崩落一排炮孔。

（2）YG-80中深孔崩落法回采底柱。爆破與放礦在覆蓋巖下進(jìn)行，見圖2—1e，從底柱的一端后退式回采，炮眼間距和排距為1.0米。崩礦步距分1.0米和2.0米兩種。

（3）YSP-45淺孔空?qǐng)龇ɑ夭傻字Ｒ妶D2—1f以溜井為界把底柱劃分為若干個(gè)小礦房，以每個(gè)小礦房作為回采單元，從底柱的一端向另一端回采，其回采作業(yè)是在人工假底下進(jìn)行。開采小礦房時(shí)，首先開鑿中央天井，以其自由面進(jìn)行回采，最后一層回采時(shí)，炮眼空底距假底要保持0.3米距離，以防破壞假底，炮孔與各溜井混凝土距離也要保持在0.2米。

三、改進(jìn)方案的可行性分析：

1、在技術(shù)和安全上的可行性

（1）改變脈內(nèi)巷道的木支護(hù)為噴射混凝土支護(hù)對(duì)回采頂?shù)字淖饔茫耗局Ъ埽茨九镒樱┲ёo(hù)形式主要是靠棚梁和棚腿承擔(dān)巷道頂板的垂直壓力和兩幫的側(cè)壓力。由于木支架不能充分與圍巖接觸，所以，上部和兩幫的圍巖松動(dòng)后作用在支架上，木支架的作用原理是承受松動(dòng)圍巖和原巖的共同壓力，因此這種支護(hù)形式應(yīng)用在底柱的巷道中，對(duì)底柱的回采十分不利，脫落的巖石壓在棚 梁上，回采底柱時(shí)，必須拆掉支架，作業(yè)危險(xiǎn)性較大，有時(shí)沒有拆除的可能性，底柱無法上采。更嚴(yán)重者影響到頂柱的回采，當(dāng)頂柱上采到一定程度時(shí)，由于巷道底板下沉，這時(shí)木支護(hù)基本失去作用，如前所述，巷道發(fā)生扭曲變形，棚梁倒塌，進(jìn)而導(dǎo)致頂柱亦無法上采。

改用噴射混凝土支護(hù)，能避免上述矛盾。巷道開挖之后，迅速以噴射混凝土支護(hù)，使支護(hù)層與巷道周邊圍巖緊密接觸，共同承擔(dān)原巖應(yīng)力，保證原巖不松動(dòng)，因此對(duì)將來回收底柱創(chuàng)造了必要條件。

（2）人工保護(hù)層對(duì)回采頂?shù)字淖饔茫?/p>

在巷道底板澆灌鋼筋混凝土人工保護(hù)層與巷道兩幫及頂板噴射混凝土支護(hù)相結(jié)合，其作用之一就是共同承擔(dān)來自巷道頂板及兩幫的壓力，保持底柱的穩(wěn)固性，除此之外，還能夠保證頂柱上采時(shí)的安全，防止頂板冒頂及整個(gè)頂?shù)字幕?。人工保護(hù)層還能滿足底柱回采時(shí)運(yùn)輸設(shè)備、人員在其上部行走及出礦要求。（3）選擇電耙充填法回采頂柱，較鏟運(yùn)充填法的優(yōu)越性： 如圖2—1c，鏟運(yùn)充填法要求最小采幅在1.5米以上，而且在采場(chǎng)中還需要開鑿調(diào)車硐室和避炮硐室，這樣采場(chǎng)頂板的暴露面較大，易發(fā)生冒頂事故，影響正常上采，采用電耙充填能夠縮小采幅，它要求最小采幅在1.2米即可，無需開鑿調(diào)車硐室，能有效控制采幅，避免兩幫片落及頂板冒落，有利于回采安全。（4）廢石墻支護(hù)作用： 頂柱上采之前，對(duì)采場(chǎng)上下盤圍巖進(jìn)行廢石墻支護(hù)，能保證上下盤圍巖在頂柱上采時(shí)不脫落，廢石墻支護(hù)視采場(chǎng)圍巖穩(wěn)固情況而定。若圍巖穩(wěn)固，可不支護(hù)。

由于電耙耙礦與充填，噴漿支護(hù)，石墻砌筑，在我公司有能力進(jìn)行施工，因此，筆者認(rèn)為改進(jìn)后的支護(hù)形式與頂?shù)字夭煞桨福诩夹g(shù)和安全上是可行的。

2、經(jīng)濟(jì)分析

按開采長(zhǎng)50.0m，高11.0m，平均脈幅1.0m，品位10g/t的頂?shù)字M(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。

工業(yè)礦量Q=1540t,含金量P=15.400kg 采用電耙充填法回采頂柱，空?qǐng)龇ɑ夭傻字煞?.2米。一次貧化率15%，一次損失率5%。則：Q采=1721t

C采=8.501g/t

p采=14.630kg回采1噸礦石的直接成本見下表。由表中可見，采1噸礦石直接成本費(fèi)為 19.9元，選冶實(shí)收率按87.5%計(jì)算，采每噸礦石可回收黃金8.501×87.5%=7.483g。07年黃金價(jià)格為150元，故采一噸礦石工業(yè)總產(chǎn)值為1115元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出直接成本費(fèi)的價(jià)值，以上是改進(jìn)頂?shù)字傻V方法后，直接成本與工業(yè)總產(chǎn)值的粗略比較，在這里不與原鏟運(yùn)充填法相比較，因原方法回采率僅達(dá)25-30%，大部分礦石損失掉，因此，與之比較無實(shí)際意義，由此可見，采用改進(jìn)后的頂?shù)字夭煞桨冈诮?jīng)濟(jì)上是合理的。