采礦環(huán)境再造技術(shù)在垮落區(qū)邊緣殘礦回收中的運(yùn)用*

李建輝，梁耀東，王 雷

(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547207)

0 前言

廣西華錫集團(tuán)銅坑礦是我國(guó)著名的銦銻錫多金屬生產(chǎn)基地之一。礦山主要開采對(duì)象為細(xì)脈帶礦體、91號(hào)礦體和92號(hào)礦體，經(jīng)過30多年的開采，出窿礦石總量達(dá)2800萬(wàn)t，礦山目前主要開采92號(hào)礦體，年生產(chǎn)能力達(dá)到220萬(wàn)t。

井下部分采場(chǎng)由于采用空?qǐng)霰缆浣M合法進(jìn)行回采，留下了大量的垮落區(qū)?？迓鋮^(qū)附近往往積存了大量殘礦未能及時(shí)回收［1］，因此，研發(fā)垮落區(qū)環(huán)境下的殘礦回收技術(shù)不僅有利于礦山最大限度提高資源回收率，保證礦山可持續(xù)發(fā)展，而且對(duì)于類似開采環(huán)境下的殘礦回收具有重要的推廣價(jià)值。在河池市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“復(fù)雜多空區(qū)條件下殘礦開采與空區(qū)協(xié)同處理綜合技術(shù)研究”的支持下，以92號(hào) 礦體S1采場(chǎng)內(nèi)垮落區(qū)邊緣殘礦資源為工程背景，引入采礦環(huán)境再造理念［2-3］，系統(tǒng)開展了垮落區(qū)邊緣殘礦回收的采礦環(huán)境再造技術(shù)開發(fā)應(yīng)用研究。

1 工程概況

S1采場(chǎng)位于92號(hào)礦體I盤區(qū)201#－202#線內(nèi)，垂直標(biāo)高在410～505 m之間，傾角在35°左右。礦體分為兩層，上富下貧。S1采場(chǎng)455 m水平以上富礦部分已采空，暴露面積有1850 m2。S1采場(chǎng)回采結(jié)束后，采場(chǎng)周邊礦柱沿原回采邊界由深部逐步向外垮落，致使該區(qū)域內(nèi)殘留了大量高品位礦石。為回收這部分殘礦，決定在455 m水平延伸出礦進(jìn)路進(jìn)行出礦。

因455 m水平S1采場(chǎng)東端202#線盤區(qū)礦柱垮落深度較大，若直接在垮落區(qū)邊沿布置出礦穿脈將導(dǎo)致的問題是出礦川進(jìn)路深度不足，只能回收出礦穿眉線附近的部分礦量，而垮落區(qū)深部大量高品位殘礦將無法回收。

垮落區(qū)殘礦資源分布情況如圖1所示。基于上述因素考慮，在采礦環(huán)境再造理念的指導(dǎo)下，提出了在垮落區(qū)內(nèi)構(gòu)建人工出礦進(jìn)路的想法。首先在上部水平下向注漿加固松散體，再在固結(jié)后的松散體中掘進(jìn)支護(hù)形成出礦進(jìn)路，最終實(shí)現(xiàn)S1采場(chǎng)垮落區(qū)邊緣殘礦的安全回收。

2 采礦環(huán)境再造技術(shù)

垮落區(qū)邊緣殘礦資源回收采礦環(huán)境再造技術(shù)的關(guān)鍵在于松散體注漿加固［4-5］，預(yù)先營(yíng)造一個(gè)良好的開采環(huán)境。其總體思路是:在472 m水平202#線往下施工注漿孔，通過固結(jié)455 m水平出礦進(jìn)路殘礦眉線以上松散體后，再往內(nèi)掘進(jìn)出礦進(jìn)路，即再造人工假巷完成殘礦的回收。

472 m水平注漿孔施工位置如圖2所示。人工構(gòu)建假巷流程為:施工下向注漿孔→現(xiàn)場(chǎng)注漿→掘進(jìn)與支護(hù)。

2.1 施工下向注漿孔

由于注漿孔施工的要求，首先將圖2標(biāo)示的巷道采用光面爆破壓至3.3 m高，以滿足鑿巖設(shè)備的打孔需要。然后由礦山中孔施工隊(duì)嚴(yán)格按照?qǐng)D3所示的各個(gè)注漿孔設(shè)計(jì)的方位與角度施工下向注漿孔，孔深以現(xiàn)場(chǎng)打通垮落區(qū)為準(zhǔn)。

圖1 垮落區(qū)殘礦分布

圖2 472 m水平注漿孔施工位置

2.2 現(xiàn)場(chǎng)注漿

施工完注漿孔后，在注漿前往各個(gè)注漿孔底放入幾條小炸藥卷，對(duì)松散體結(jié)坊進(jìn)行松動(dòng)，以使?jié){液能滲入松散體，達(dá)到固結(jié)的目的。注漿試驗(yàn)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)布置如圖4所示。

圖3 各注漿孔剖面

圖4 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備布置

注漿前，要求先用清水對(duì)注漿系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，以確保額定壓力下不爆管、不跑漿，設(shè)備可正常運(yùn)行。如無任何問題，方可進(jìn)行高壓注漿。施工時(shí)，首先按設(shè)計(jì)的漿液配比攪拌好水泥漿和水玻璃漿液。水泥漿的水灰比為1∶1，雙液注漿時(shí)水泥漿水玻璃體積比 C∶S=1∶(0.3 ～0.8)。開始注漿時(shí)，通過快速注漿接頭將錨桿尾端與注漿機(jī)相連。高壓注漿過程中，開始時(shí)先使用單液漿，用水灰比2∶1的稀漿充填毛細(xì)裂隙，使注漿半徑擴(kuò)大。當(dāng)外圍的裂隙出現(xiàn)漿液時(shí)，改用水灰比為1∶1的濃液注漿，之后用水泥－水玻璃雙液注漿(水灰比為1∶1，水玻璃35Be'，C∶S 為 1∶0.5)，促使水泥快速凝結(jié)，達(dá)到既能加強(qiáng)破碎巖體強(qiáng)度又能控制擴(kuò)散半徑在理想的范圍內(nèi)。當(dāng)壓力表在低檔注漿下達(dá)到1 MPa并能穩(wěn)定很長(zhǎng)一段時(shí)間后，停止注漿。注漿結(jié)束后，必須及時(shí)取下注漿管連接件，并用清水沖洗整個(gè)注漿管路，防止?jié){液凝固堵塞設(shè)備管路。

2.3 掘進(jìn)與支護(hù)

注漿養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后，即可開始掘進(jìn)與支護(hù)。掘進(jìn)前先安裝一組棚架進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，在棚架的支撐下利用風(fēng)鎬向前掘進(jìn)0.5 m后再安裝一組棚架，完成一個(gè)循環(huán)，如此往復(fù)向前推進(jìn)。

臨時(shí)棚架支護(hù)達(dá)到施工條件后，再進(jìn)行混凝土拱支護(hù)，要求拱支護(hù)厚度為0.4 m，支護(hù)后巷道凈斷面規(guī)格3 m×2.6 m。按形成2 m混凝土拱支護(hù)的人工再造出礦進(jìn)路為一個(gè)施工循環(huán)。施工時(shí)嚴(yán)格按照安全生產(chǎn)操作規(guī)范，完成人工假巷的施工。

掘進(jìn)支護(hù)過程如圖5所示。

圖5 掘進(jìn)支護(hù)過程

3 安全技術(shù)措施

(1)鉆孔施工要保證鉆孔精度，要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方位和設(shè)計(jì)深度施工。

(2)注漿施工要保證注漿量和注漿壓力，注漿管或注漿泵堵塞后應(yīng)盡快處理，防止?jié){液凝固;注漿施工期間嚴(yán)禁正對(duì)注漿管出口或在孔口管附近休息;注漿結(jié)束后必須認(rèn)真清洗所有管道和設(shè)備，整理好工具，切斷電源、關(guān)緊水管。注漿過程中，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整漿液配合比，使配合比更加合理，確保注漿效果，注漿壓力和漿液由跟班技術(shù)員確定，其他人員不得隨意改變。

(3)施工人員作業(yè)過程中必須佩戴好勞保用品，每次作業(yè)前處理好頂板、邊幫松石，做好工作面的照明工作。在對(duì)松散體進(jìn)行注漿及其后的拱支護(hù)程中必須做好相關(guān)安全防護(hù)工作，嚴(yán)禁人員進(jìn)入松散體內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。

(4)建立健全各種崗位責(zé)任制，分工到位、責(zé)任到人。嚴(yán)格交接班制度，交接班時(shí)井下作業(yè)情況要交代清楚。

4 結(jié)論

引入采礦環(huán)境再造技術(shù)，在472 m水平施工下向注漿孔，注漿固結(jié)455 m水平出礦穿眉線上部松散體，待養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后開始掘進(jìn)與支護(hù)，首先安裝棚架進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)之后，再施工混凝土拱，掘支一循環(huán)后再繼續(xù)向前推進(jìn)，最終形成出礦進(jìn)路，利用該人工假巷完成垮落區(qū)邊緣殘礦的安全高效回收。

［1］韋方景.銅坑礦高大冒落區(qū)殘礦回收淺析［J］.采礦技術(shù)，2009，9(4):13-15.

［2］周科平，高 峰，古德生.采礦環(huán)境再造與礦業(yè)發(fā)展新思路［J］.中國(guó)礦業(yè)，2007，16(4):34-36.

［3］古德生，李夕兵.現(xiàn)代金屬礦床開采科學(xué)技術(shù)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2006.

［4］文武軍，朱 靖，王永春.注漿加固技術(shù)在巷道冒落區(qū)支護(hù)中的應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2009，9(3):59-60.

［5］李建新，王來貴.采空區(qū)垮落帶注漿加固實(shí)驗(yàn)［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，32(2):149-152.