非煤礦山井下采空區(qū)接頂充填管路安裝技術(shù)創(chuàng)新研究

楊玨 吳憲楚 劉太取 支偉

摘要： 本文主要分析關(guān)于礦山井下采空區(qū)治理充填工藝中管路安裝的技術(shù)創(chuàng)新，是采空區(qū)內(nèi)充填接頂率提高的重要手段，通過長時(shí)間充填工作的運(yùn)行及多個(gè)采場的接頂率成果分析，對(duì)充填材料管道運(yùn)輸所涉及到的主要理論和技術(shù)問題進(jìn)行了綜合性研究，經(jīng)過充填采場試驗(yàn)得出結(jié)論，在技術(shù)成果方面取得了較好的效果，可供其他相似礦山采礦充填工藝應(yīng)用參考，施工中既減少充填管路材料安裝使用成本，降低施工工藝的安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)采空區(qū)最后接頂率環(huán)節(jié)也滿足設(shè)計(jì)要求，研究成果對(duì)采空區(qū)結(jié)頂方面具有較高方案優(yōu)化意義。

關(guān)鍵詞：技術(shù)創(chuàng)新、采空區(qū)、管路安裝、充填結(jié)頂

一、 前言

廣西中金嶺南礦業(yè)有限責(zé)任公司盤龍鉛鋅礦目前主要采礦方法為淺孔留礦法進(jìn)行開采，且前期開采后的空區(qū)并未及時(shí)進(jìn)行充填處理。經(jīng)多年開采，井下存在大量采空區(qū)，采空區(qū)已造成地表的局部塌陷，是礦山開采的重大安全隱患?？紤]到礦區(qū)地表環(huán)境復(fù)雜，礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為保證井下開采安全，為此設(shè)計(jì)地表充填系統(tǒng)，對(duì)礦山井下現(xiàn)已存在的采空區(qū)及今后新產(chǎn)生的采空區(qū)進(jìn)行充填。新設(shè)計(jì)的地表充填系統(tǒng)既可滿足現(xiàn)有3000t/d生產(chǎn)能力時(shí)的充填要求，又能為今后擴(kuò)產(chǎn)到6000t/d生產(chǎn)能力時(shí)為井下充填方案所利用。根據(jù)現(xiàn)有的采礦方法，以及礦山提供的采空區(qū)情況，井下充填主要以膠結(jié)充填方式進(jìn)行采空區(qū)填充。充填作業(yè)由湖南漣邵建設(shè)工程（集團(tuán)）有限責(zé)任公司負(fù)責(zé)施工。

二、充填管路布置

充填站地面標(biāo)高為+81.5m，井下采空區(qū)最近中段采場標(biāo)高依次為-20m、-70m、-120m、-170m、-220m、-270m、-320m共7個(gè)中段水平，距離最遠(yuǎn)中段采空區(qū)充填高差較大，因此設(shè)計(jì)從地表充填站附近施工充填鉆孔，鉆孔布置2個(gè)充填孔，雙管下料充填，另布置兩個(gè)備用充填鉆孔，防止管道堵塞而影響充填，鉆孔間距3m，鉆孔深度為151.5m，

充填管路敷設(shè)于鉆孔中，直通-70m中段充填硐室，經(jīng)-70m中段充填巷道分區(qū)安裝充填管路至各中段采場空區(qū)，管口布置從采場天井最高進(jìn)口進(jìn)入采空區(qū)充填。

三、充填管道選用

1、 充填管道流量

根據(jù)充填系統(tǒng)充填能力要求和充填料漿工作流速（充填料漿工作流速取v=2.6m/s），充填管道內(nèi)經(jīng)應(yīng)不小于直徑100mm，充填系統(tǒng)每小時(shí)充填流量取140m3/h。

2、充填管道材料

充填管道所受最大壓力，自地表至-320m中段垂直高度約400m，料漿體重取最大1.8t/m3，管道所受最大壓強(qiáng)約7.6MPa，考慮使用時(shí)間長，選用主管路與采場充填臨時(shí)管道，選用管材為無縫鋼管和陶瓷內(nèi)襯耐磨充填管，主管路安裝的鉆孔管道及天井內(nèi)固定管道采用陶瓷內(nèi)襯耐磨管，外直徑為138mm，內(nèi)直徑為100mm，管道壁厚為19mm，單根管道重量為98kg/根。采場臨時(shí)充填管路，采場充填結(jié)束后即將拆除的管道采用無縫鋼管，外直徑為120mm，內(nèi)直徑為100mm，管道壁厚為10mm，單根管道重量為57kg/根，充填管道長度統(tǒng)一選用3m/根，通過法蘭盤、密封膠墊、螺絲進(jìn)行連接，充填管彎頭統(tǒng)一選用陶瓷內(nèi)襯耐磨管，角度選用常用規(guī)格參數(shù)，不建議使用90度直角彎頭，因受力沖擊磨損較大，容易磨穿爆管引發(fā)漏漿環(huán)保事故。

四、 采場接頂充填傳統(tǒng)管道安裝

盤龍鉛鋅礦目前所有采場所充填的空區(qū)采用的采礦方法為淺孔留礦法，淺孔留礦法是指留礦起到臨時(shí)的工作臺(tái)作用，不起支撐圍巖的作用，它也是將礦塊劃分為礦房和礦柱兩步驟回采，先采礦房，后采礦柱。本采礦方法將采場兩側(cè)或采場間柱中間布置人行通風(fēng)天井，其目的是為將來回采間柱創(chuàng)造條件，也有的根據(jù)具體情況，將天井布置在巖石中，或一個(gè)在礦房中央，另一個(gè)布置在礦房一側(cè)的圍巖中。

人行通風(fēng)天井聯(lián)絡(luò)道在人行天井兩側(cè)，每隔4米左右開一條聯(lián)絡(luò)道，使天井與礦房貫通。

五、 采場充填接頂管道安裝創(chuàng)新工藝

為解決傳統(tǒng)采場接頂充填管道安裝方法，提高安全生產(chǎn)穩(wěn)定，針對(duì)此項(xiàng)問題現(xiàn)場勘察研究，決定采用潛孔鉆機(jī)（型號(hào)：QZJ100B）從采空區(qū)以上水平中段施工充填鉆孔進(jìn)行充填進(jìn)料，鉆孔Φ130mm，對(duì)照采空區(qū)頂板測(cè)量圖，確定鉆孔施工位置及參數(shù)，經(jīng)過幾個(gè)采空區(qū)充填結(jié)頂試驗(yàn)成果，達(dá)到所理想效果。（如圖所示）

此項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新亮點(diǎn)主要是避免施工作業(yè)人員在天井和采空區(qū)內(nèi)作業(yè)活動(dòng)時(shí)間，降低了作業(yè)過程中的主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)上也節(jié)省了材料成本與工期，同時(shí)也提高了對(duì)采空區(qū)的接頂率，達(dá)到了接頂設(shè)計(jì)的要求，為后續(xù)采礦工作帶來安全穩(wěn)定。

六、 結(jié)論

1、 盤龍鉛鋅礦現(xiàn)采用的采礦方法為淺孔留礦法，經(jīng)多年開采，井下已存在大量采空區(qū)，為保證礦山開采安全，防止地表塌陷，采用充填采礦法及時(shí)跟進(jìn)采空區(qū)充填，2014年充填前采空區(qū)為153萬立方，截止目前充填后井下采空區(qū)低于50萬立方。

2、 通過長時(shí)間使用的管材、彎頭、短管活接、易消耗材料，本應(yīng)用中所選用的充填管道材料參數(shù)，基本符合充填要求，可持續(xù)性推廣使用。

3、 充填管路安裝時(shí)間一般使用周期每年拆開檢查，測(cè)量壁厚磨損程度，磨損現(xiàn)象明顯需及時(shí)更換，對(duì)潮濕嚴(yán)重，腐蝕嚴(yán)重地點(diǎn)加強(qiáng)周期檢查。

參考文獻(xiàn)：

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[4]黃玉誠：礦山充填理論與技術(shù)；冶金工業(yè)出版社2014-3-1.

（作者單位：湖南漣邵建設(shè)工程（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）

作者簡介：

楊玨：男，漢族，1988年10月出生于湖南，本科學(xué)歷，2007年7月參加工作，采礦工程師，主要負(fù)責(zé)充填項(xiàng)目技術(shù)施工相關(guān)工作。

吳憲楚：男，漢族，1982年11月出生于湖南，本科學(xué)歷，2002年5月參加工作，測(cè)量工程師，主要負(fù)責(zé)充填項(xiàng)目生產(chǎn)與組織。

劉太取：男，漢族，1972年12月出生于廣東，?？茖W(xué)歷，1991年6月參加工作，采礦工程師，主要負(fù)責(zé)充填項(xiàng)目技術(shù)指導(dǎo)工作。

支偉：男，漢族，1987年2月出生于四川，本科學(xué)歷，2011年6月參加工作，采礦工程師，主要負(fù)責(zé)充填項(xiàng)目攻關(guān)，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。