曹艷武，李 艷

(湖南辰州礦業(yè)股份有限公司， 湖南 懷化市 419607)

沃溪礦體屬中低溫?zé)嵋撼涮罱稹R、鎢伴生的石英脈狀礦床, 至今已有130多年的開采歷史，采用“平硐-明豎井-明斜井-盲斜井”聯(lián)合開拓方式，現(xiàn)已開拓至42中段，盲斜井已服務(wù)至40中段。按現(xiàn)有采礦條件和技術(shù)水平，預(yù)計(jì)將開拓至52中段(-1050 m)。由于上部中段資源的迅速衰減，中段下延速度較快，主要生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域已在-550 m上下(地表標(biāo)高+350 m)。目前，主要作業(yè)區(qū)域內(nèi)，地壓大，圍巖條件差，溫度高，通風(fēng)困難，給采礦作業(yè)帶來了很大的困難。

根據(jù)地質(zhì)條件，沃溪坑口所采用的采礦方法包括留礦法、削壁充填法、房柱法、豎分條塊石膠結(jié)充填法等，目前主要采用的采礦方法為房柱法和豎分條塊石膠結(jié)充填法。

1 深部采礦可能遇到的問題

1.1 地壓越來越大

沃溪坑口主要潛在的采場(chǎng)穩(wěn)定性問題是因采礦方法而產(chǎn)生的歷史遺留問題。在沒有引進(jìn)塊石膠結(jié)充填法(見圖1)之前，沃溪坑口主要的采礦方法為房柱法及尾砂嗣后充填法。采用房柱法回采后的空區(qū)大部分都沒有充填，導(dǎo)致應(yīng)力集中，礦柱受壓失穩(wěn)，造成頂板下沉、冒頂?shù)痊F(xiàn)象，并對(duì)下部中段的采礦有極大的不良影響。采用尾砂嗣后充填的空區(qū)由于尾砂的強(qiáng)度小，且脫水后不能很好的接頂，所以對(duì)解決頂板的壓力沒有很大的作用。目前，主要生產(chǎn)區(qū)域已經(jīng)逐漸面臨由于遺留問題而帶來的困難。

另外，隨著中段下延速度的加快，巖石溫度的升高，發(fā)生巖爆的可能性也越來越大[1-2]。

圖1 豎分條塊石膠結(jié)充填采礦法

1.2 通風(fēng)困難且地溫高

深部開采的環(huán)境溫度高，主要由于地溫的升高(地溫增溫率為1℃/83 m)。外加熱水、硫化物氧化，機(jī)電設(shè)備、炸藥爆破熱、人體放熱等原因，井下溫度的增高極大地影響了工人勞動(dòng)生產(chǎn)率、工人身體健康、和生產(chǎn)安全。

目前，沃溪坑口采用抽出式通風(fēng)方式，利用明豎井、明斜井進(jìn)風(fēng)，污風(fēng)通過上沃溪主扇、26平輔扇、32平輔扇從東部風(fēng)井抽出。26平以上通風(fēng)效果很好，但是26平以下中段通風(fēng)效果較差，沒能很好的解決溫度高的問題。

2 解決問題的對(duì)策

2.1 控制地壓

(1) 加強(qiáng)巷道支護(hù)措施。由于深部巖石較松散，穩(wěn)固性差，所以在深部開拓工程施工時(shí)，要加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)措施，及時(shí)封閉圍巖，防止冒頂和風(fēng)化，控制初期的巷道變形。永久支護(hù)必須在圍巖充分卸壓穩(wěn)定后進(jìn)行。并且在巷道設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮圍巖的變形，適當(dāng)擴(kuò)大設(shè)計(jì)斷面。

(2) 變更巷道支護(hù)方式。在沃溪坑口深部，利用單層錨桿配水泥藥卷加固來提高巷道支護(hù)強(qiáng)度，由于錨桿長(zhǎng)度小，藥卷的錨固長(zhǎng)度小，在巷道的破碎區(qū)內(nèi)，無法阻止巷道頂板的破壞。所以要改革巷道的支護(hù)方式，建議采用“錨桿+金屬網(wǎng)+噴漿”聯(lián)合支護(hù)方式。

(3) 解決塊石來源，堅(jiān)持塊石膠結(jié)充填采礦法。塊石膠結(jié)充填法在礦山的應(yīng)用取得了很好的效果。但是由于采場(chǎng)過多，井下廢石不能滿足實(shí)際需要，所以造成部分空區(qū)未能及時(shí)充填。建議從地面建立采石場(chǎng)，將廢石運(yùn)至井下，再由各個(gè)中段運(yùn)至各個(gè)需要充填的作業(yè)面。

(4) 加強(qiáng)頂板支護(hù)管理。管理人員及技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)采場(chǎng)頂板的管理，技術(shù)交底清楚，監(jiān)督有力，督促作業(yè)工人在進(jìn)行充填前對(duì)空區(qū)的頂板加以錨桿支護(hù)。

(5) 巖爆的預(yù)防。依據(jù)礦體構(gòu)造、原巖應(yīng)力分布特征，采用合理的開采順序和采場(chǎng)布置以減少能量貯存[3]；優(yōu)化采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)以及回采方式，控制能量的釋放：具體措施包括組合應(yīng)用合理的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，小斷面開挖，采用分?jǐn)嗝婊蚍植降幕夭煞绞降?；支護(hù)方式應(yīng)遵循能量的釋放規(guī)律：對(duì)于可能發(fā)生巖爆的掘進(jìn)巷道，采用超前支護(hù)或松動(dòng)爆破技術(shù)加以防治，對(duì)于附近巷道或采場(chǎng)作業(yè)擾動(dòng)引發(fā)的巖爆可采用柔性支護(hù)措施，使圍巖受控下逐步破壞的同時(shí)支撐破壞的巖塊；采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，輔助人工觀察記錄和便攜式監(jiān)測(cè)儀，找出地應(yīng)力變化規(guī)律，以便采取有效的防護(hù)措施[4]。

2.2 改善作業(yè)環(huán)境

(1) 通風(fēng)排熱。將新鮮風(fēng)流引入井下，為井下作業(yè)人員提供空氣，排除粉塵、有毒有害氣體，這一點(diǎn)對(duì)于深井排熱降溫極為重要[5]?？赏ㄟ^以下措施，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，增大通風(fēng)量：減少風(fēng)阻，防止漏風(fēng)，加大扇風(fēng)機(jī)能力，以及論證通風(fēng)系統(tǒng)能力，改善或重新開拓井筒，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、提升多種功能。

(2) 預(yù)冷進(jìn)風(fēng)風(fēng)流。采用非制冷措施降低進(jìn)入工作面的風(fēng)流溫度。例如讓風(fēng)流通過一段有噴淋水霧的巷道，使其冷卻，達(dá)到降溫降塵的目的。其缺點(diǎn)是增加了風(fēng)流的濕度，可能導(dǎo)致高濕的作業(yè)環(huán)境[6]。

(3) 作業(yè)面壓風(fēng)降溫。壓風(fēng)通風(fēng)有兩個(gè)作用，提供新鮮空氣和壓風(fēng)膨脹吸熱降溫。對(duì)于井下極端作業(yè)環(huán)境，壓風(fēng)通風(fēng)是一種行之有效的通風(fēng)方法[5]。

(4) 供、排水排熱。供水，即將低溫水由井上向井下流；排水，即將高溫水從井下往井上排。水的比熱較高，供、排水的溫差能很好地排除深部地?zé)?，達(dá)到排熱降溫的目的[5]。

(5) 制冷排熱。通常，原巖溫度低于42℃的礦山可考慮單一的通風(fēng)方案。沃溪坑口42平以下原巖溫度已超過42℃，可見單一的通風(fēng)方式滿足不了生產(chǎn)安全的要求，必須建立礦井制冷系統(tǒng)。有地面制冷站、井下制冷站兩種系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際條件選取具體方案[5]。

(6) 隔離控制熱源。井下作業(yè)環(huán)境中的人體、機(jī)械、礦石氧化等均可放出熱量，如處理不當(dāng)會(huì)加劇深部熱害。具體的控制方法有：通過噴漿隔離的辦法控制礦石氧化；大型的機(jī)電設(shè)備盡量安裝在上部中段或讓經(jīng)過的風(fēng)流直接進(jìn)入回風(fēng)井[5]。

(7) 利用上部廢舊巷道降溫。如夏天地表溫度較高，可以充分利用這些廢舊巷道冷卻進(jìn)風(fēng)。

(8) 加強(qiáng)通風(fēng)管理。安排專業(yè)人員對(duì)坑口通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)門、風(fēng)墻的監(jiān)督和檢查。

3 結(jié) 論

針對(duì)深部采礦可能遇到的地壓、通風(fēng)兩大問題，提出了若干對(duì)策。

地壓對(duì)于深井開采的影響日益顯著，需要多種控制措施同時(shí)應(yīng)用才能有效解決問題。鑒于此，在沃溪坑口井下現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)控制地壓的幾項(xiàng)措施進(jìn)行了試驗(yàn)性應(yīng)用，在維護(hù)采場(chǎng)安全方面取得了良好效果。

沃溪坑口現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)成為深部開采的瓶頸，地溫問題突出，單一的通風(fēng)方式無法解決問題，制冷降溫是今后必然的發(fā)展方向。經(jīng)過通風(fēng)排熱、作業(yè)面壓風(fēng)降溫、利用廢舊巷道降溫、加強(qiáng)通風(fēng)管理等對(duì)策的實(shí)施，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)有了較大改善。

建議在條件允許的情況下，優(yōu)化采礦方法，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在提高采礦效益的同時(shí)，解決地壓與通風(fēng)問題。

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