廢石充填在膠結(jié)充填中的應(yīng)用

王大為

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦，山東 萊州 261441）

充填采礦快速發(fā)展的最關(guān)鍵因素是不會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，以及相對較高的回采率。因此筆者以焦家金礦為例分析了充填采礦技術(shù)在望兒山礦區(qū)開采中的具體應(yīng)用，以及廢石充填技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

礦區(qū)地貌屬低山丘陵區(qū)，東高西低。東部為以剝蝕作用為主的丘陵區(qū)，標(biāo)高一般為+40m～+60m，最高點(diǎn)為礦山東依望兒山，海拔標(biāo)高+177.39m；西部為山前沖洪積平原，地面標(biāo)高+22m～+35m，地勢平緩。

區(qū)內(nèi)氣候溫和，年平均氣溫12℃，屬大陸季風(fēng)性氣候，年平均降雨量650mm。區(qū)內(nèi)無大水系，下切沖溝較發(fā)育，雨季呈徑流，旱季常干涸。

1 采礦充填技術(shù)概述

充填采礦技術(shù)是指在采礦過程中在某些采空區(qū)中使用一些采礦廢料（例如廢石，工業(yè)廢料、選礦尾砂等）來充填。這樣可以有效防止采礦過程中的機(jī)械振動導(dǎo)致的巖石掉落以及地表沉陷等問題，確保了礦產(chǎn)資源的充分利用，也確保了施工人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全，保證了采礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 廢石充填技術(shù)在膠結(jié)充填的應(yīng)用

以廢石充填為基礎(chǔ)的膠結(jié)充填法在礦區(qū)回采中的應(yīng)用可以有效地支撐圍巖，控制低壓，防止或減少采空區(qū)圍巖的位移[2]。應(yīng)用時(shí)，可以通過應(yīng)用充填采礦技術(shù)來轉(zhuǎn)移和調(diào)整不平衡應(yīng)力，從而使整個(gè)應(yīng)力場平衡，消除了潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并提高了回采操作的安全性。在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，采礦業(yè)發(fā)展迅速。在這一階段，許多采礦公司已將充填采礦技術(shù)有效地應(yīng)用于特定的采礦項(xiàng)目，這有助于提高礦產(chǎn)資源的開發(fā)速度。

2.1 礦區(qū)基本資料

（1）礦區(qū)自然環(huán)境。望兒山礦區(qū)地貌屬低山丘陵區(qū)，東高西低。東部為以剝蝕作用為主的丘陵區(qū)，標(biāo)高一般為+40m～+60m，最高點(diǎn)為礦山東依望兒山，海拔標(biāo)高+177.39m；西部為山前沖洪積平原，地面標(biāo)高+22m～+35m，地勢平緩。區(qū)內(nèi)氣候溫和，年平均氣溫12℃，屬大陸季風(fēng)性氣候，年平均降雨量650mm。區(qū)內(nèi)無大水系，下切沖溝較發(fā)育，雨季呈徑流，旱季常干涸。

（2）礦塊結(jié)構(gòu)。采場沿走向布置，盤區(qū)長120m，分成兩個(gè)各60m的采場，盤區(qū)寬為礦體的厚度，回采時(shí)原則上不留盤區(qū)間柱和頂柱，留設(shè)底柱4m。礦塊高40m，標(biāo)準(zhǔn)礦塊布3條進(jìn)路，一步采中間進(jìn)路，二步采兩側(cè)進(jìn)路，分段高為10m。

（3）礦產(chǎn)回采工作流程。當(dāng)采場僅能布置兩條進(jìn)路時(shí)，先采下盤進(jìn)路，后采上盤進(jìn)路；當(dāng)采場僅能布置三條進(jìn)路時(shí)，先采中間進(jìn)路，后采兩側(cè)進(jìn)路。鑿巖采用YT-27型鑿巖機(jī)落礦，炮孔沿礦體傾向“之”字形布置，孔深度2m，炮孔直徑38mm～40mm，孔距1.0m，排距0.8m，邊孔距圍巖0.3m，每條進(jìn)路配2臺鑿巖機(jī)同時(shí)工作。

（4）充填工藝。進(jìn)路回采完畢后即進(jìn)行充填準(zhǔn)備工作。第一步進(jìn)行廢石的回填工作。將預(yù)存的廢石，由無軌鏟運(yùn)設(shè)備，鏟運(yùn)至采場進(jìn)路內(nèi)進(jìn)行回填工序，由里向外后退式回填?；靥顝U石的規(guī)格根據(jù)回采進(jìn)路的規(guī)格而定。在回填高度上，受鏟運(yùn)設(shè)備的限制，預(yù)留1.0m～1.5m的空間。在回填廢石寬度上，在最初是進(jìn)行了全寬度回填，但在相鄰進(jìn)路揭露后，容易出現(xiàn)回填的廢石夾裹著膠結(jié)體脫落的現(xiàn)象，造成了二次貧化。所以在后期，在廢石回填工藝上進(jìn)行了優(yōu)化，在回填寬度上，沿著未回采的相鄰進(jìn)路一側(cè)，預(yù)留1.0m的空間，并在相鄰進(jìn)路的側(cè)幫上，通過敷設(shè)充填勾花網(wǎng)等措施，增強(qiáng)充填體側(cè)幫的充填強(qiáng)度。

回填結(jié)束后，進(jìn)行第二步架設(shè)充填管路。充填管由充填回風(fēng)天井下放到采場，將塑料充填管架在進(jìn)路頂板中央最高點(diǎn)處，并在進(jìn)路口上用木板打好隔墻（也可采用混凝土預(yù)制磚砌墻），隔墻上留有泄水檢查孔。

為減少充填成本，依據(jù)每分層進(jìn)路個(gè)數(shù)，采用間隔膠結(jié)充填。采用膠結(jié)充填時(shí)，用灰砂比1：10的充填料充填；采用尾砂充填時(shí)，先將進(jìn)路用粗尾砂充填3.5m高，剩下的0.5m用灰砂比1：10的膠結(jié)尾砂進(jìn)行膠面充填，以利于回采上一分層時(shí)鏟運(yùn)機(jī)鏟裝和行走。每一條進(jìn)路充填應(yīng)密實(shí)接頂。

（5）充填體強(qiáng)度要求。按照所選采礦方法要求，為滿足下中段最上面分層回采的安全，在每個(gè)采場的底部第一個(gè)分層需要膠結(jié)充填，充填體強(qiáng)度要求較高，采用灰砂比（水泥：尾砂）為1：4、濃度為70%的充填料漿，充填體強(qiáng)度3Mpa～4MPa；其余分層的膠面充填和上向水平分層進(jìn)路式充填采礦法的間隔膠結(jié)進(jìn)路采用灰砂比（水泥：尾砂）為1：10、濃度為70%的充填料漿，充填體強(qiáng)度1Mpa～2Mpa。

表1 全尾砂膠結(jié)充填體單軸抗壓強(qiáng)度

1：10 3 0.15 0.20 0.26 0.37 0.38 7 0.24 0.36 0.44 0.58 0.63 28 0.61 0.79 1.14 1.43 1.81

2.2 應(yīng)用分析

（1）應(yīng)用效果。回填的廢石沒有經(jīng)過再次破碎，廢石的塊度大小不一，在實(shí)際應(yīng)用中，主要解決了井下廢石大塊的處理問題，在一定程度上降低了二次爆破的作業(yè)量，提高了作業(yè)效率。同時(shí)，對于采礦過程中的其他廢料包括充填泄露的充填體的再次處理方面，也發(fā)揮了積極的作用。通過實(shí)踐證明，在井下進(jìn)行廢石充填膠結(jié)充填工藝時(shí)，只要嚴(yán)格控制回填規(guī)格及采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，充填體強(qiáng)度完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）完善充填采礦技術(shù)。在焦家金礦的開采中，就采用了機(jī)械化上向進(jìn)路式充填采礦法。隨著采礦業(yè)的不斷擴(kuò)大，采空區(qū)范圍擴(kuò)大了，而地面上的壓力也同步增加，特別是在高壓采礦區(qū)。不僅空間的突然變化會導(dǎo)致不穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)，還增加了潛在的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。因此，在礦區(qū)的開采中采用充填采礦法可以解決不平衡應(yīng)力的傳遞和調(diào)節(jié)。使原始的巖石張力場再次達(dá)到平衡。

3 結(jié)語

綜上所述，在礦區(qū)的充填開采中，需要注重廢石充填技術(shù)基礎(chǔ)上的膠結(jié)充填技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)礦區(qū)的基本情況選擇合理的充填料和技術(shù)，保證礦區(qū)的安全生產(chǎn)。