藍昌金

（廣東金雁工業(yè)集團有限公司玉水硫銅礦，廣東 梅州 514000）

玉水硫銅礦在20世紀80年代建井，是小型金屬礦山?，F(xiàn)代大型、復(fù)雜的充填系統(tǒng)的運用除了材料加工，設(shè)備購置，還要在井下設(shè)計開鑿專門的充填線路，工程大，成本高。本礦依據(jù)礦井實際地質(zhì)與生產(chǎn)條件，在常年的生產(chǎn)實踐中不斷摸索，改進，形成了一套符合安全生產(chǎn)規(guī)程，成本低，靈活性強的干式充填采礦法——自采廢石上向水平干式充填采礦法。

1 充填材料

1.1 充填材料來源

在沒法使用尾砂和其他新型充填材料的情況下，為了采場充填實現(xiàn)地壓管理和為上采創(chuàng)造條件，玉水硫銅礦采用上中段自采廢石上向水平干式充填，“就地取材”，充填廢石來源有兩方面：一是在上中段設(shè)置3.0x2.5m規(guī)格的探礦巷道，掘進產(chǎn)生的廢石用于充填，這是充填廢石的主要來源；二是利用上中段采準(zhǔn)工程掘進產(chǎn)生的廢石作為充填材料。

1.2 優(yōu)缺點

對于小型金屬礦山，采區(qū)范圍較小，充填物所需量不大，自采廢石干式充填相比于膠結(jié)充填和膏體充填具有如下優(yōu)勢：①充填料就地取材，供應(yīng)方便，運輸距離近，輸送成本低；②干式充填的充填料無需添加膠凝材料，充填材料成本低；③采下的廢石用鏟車運輸，通過充填井下放至采場充填，無需配套的充填設(shè)備，工藝簡單，總體成本低。但與膠結(jié)充填和膏體充填相比有如下不足：①廢石干式充填接頂效果不好，不利于巖層移動的控制；②廢石干式充填的充填體強度比較低，不利于圍巖與頂板的地壓管理。故此廢石干式充填采礦法適合采場水文地質(zhì)條件中等類型以上，采場圍巖中等穩(wěn)定以上的小型金屬礦山。

實踐表明，對于中等穩(wěn)定以上的小型金屬礦山，由于金屬量較少，采區(qū)范圍較小，所需的廢石量不大，設(shè)置探礦巷道所產(chǎn)生的廢石可以滿足充填需求，對于地壓管理和地表下沉問題也基本可控。

2 溜礦井設(shè)置

在充填采礦法中，對于溜礦井類型的選擇，在遵循溜礦井位置的設(shè)置原則[3]上根據(jù)礦井礦體的產(chǎn)狀（主要指傾角與厚度）和礦井的實際生產(chǎn)條件而定，選擇合理的溜礦井類型，不僅可以減少溜礦井的掘進工程量，提高溜礦井的使用率，還能提高出礦效率。玉水硫銅礦的礦石自然安息角為42°～44°（溜礦井傾角范圍），巖石自然安息角為39°～42°（充填井傾角范圍）。原先在采場內(nèi)利用電耙耙礦，由于電耙耙礦范圍有限，耙礦效率較低，礦石留底嚴重，后運用礦用鏟車或鏟車與鉤機配合的方式取代電耙在采場內(nèi)搬運礦石，鏟車最大爬坡角為15°。玉水硫銅礦的溜礦井系統(tǒng)類型大致分為以下四種：

2.1 分層反斜溜礦井

當(dāng)?shù)V體傾角42°～44°或相近時，將溜礦井設(shè)置在礦體下盤，再按每分層上采高度為高差，在溜礦井一側(cè)往礦體掘進每分層反斜溜礦井，直至揭露礦體。對于結(jié)束使用的反斜，在溜礦井和反斜連接處用15x20x30cm規(guī)格的預(yù)制混凝土磚（下同）砌筑磚墻進行封閉，如圖1所示。

圖1 分層反斜溜礦井

2.2 反斜—人工立井聯(lián)合溜礦井

當(dāng)?shù)V體傾角較大時，由于溜礦井和礦體的夾角大，使用分層反斜溜礦井的反斜工程量大。為減小溜礦井的掘進工程量和提高溜礦效率，在礦體下盤第一分層反斜的上部溜礦口，用預(yù)制混凝土磚砌筑規(guī)格2x2m的豎直人工井筒與其對接，形成反斜－人工立井聯(lián)合溜礦井，如圖2所示。

圖2 反斜－人工立井聯(lián)合溜礦井

2.3 下盤穿脈溜礦井

對于緩傾斜或水平礦體，以上兩種溜礦井都沒條件使用，此時，在下盤運輸巷一側(cè)往礦體下盤方向掘進穿脈，后沿穿脈間隔一定距離往礦體掘進多條溜礦井，直至揭露礦體，形成下盤穿脈溜礦井，由于礦體坡度小于巖石自然安息角，采場內(nèi)的廢石無法通過自溜接頂，只能充填部分空場，為增加采空區(qū)頂板的穩(wěn)定性，在階梯型充填體上砌筑2x2m的矩形人工磚柱進行支護，磚柱與頂板間通過擠塞水泥砂漿進行接頂，如圖3所示。

圖3 下盤穿脈溜礦井

2.4 復(fù)合型溜礦井

對于厚度較大的緩傾斜或水平礦體，在礦體下盤穿脈中設(shè)置多條反斜—人工立井聯(lián)合溜溜礦井，如圖4所示。

圖4 復(fù)合型溜礦井

3 自采廢石上向水平干式充填采礦法的具體運用

3.1 全面充填回采

當(dāng)?shù)V體傾角等于或大于廢石自然安息角時，廢石在采場內(nèi)可以自溜結(jié)頂充填，采空區(qū)可以實現(xiàn)全范圍充填，采場內(nèi)不留設(shè)礦柱。采用反斜—人工井筒聯(lián)合溜礦井出礦。充填井在礦體中沿偽傾斜布置。鏟車通道在礦體上盤或下盤巖石中以折返式布置，如圖5。

圖5 全面充填回采示意圖

采準(zhǔn)工程按照上圖掘進好以后回采工作自下向上水平分層進行，用淺孔崩礦，回采分層高3.5～4m,用上向孔和水平孔分3次崩礦，形成5.5～6.0m高的采空區(qū)。崩落的礦石靠鏟車出礦，礦石出完后，清理底板上的粉礦，用預(yù)制混凝土磚塊砌筑人工立井作溜礦井，然后將從上中段采下的廢石通過鏟車搬運經(jīng)充填井自重下放到采空區(qū)，之后通過鏟車將下放到采空區(qū)的廢石經(jīng)過搬運、鋪設(shè)、平整等工序完成充填工作，充填高度3.5～4m，留2.0m作為繼續(xù)上采的作業(yè)空間，隨后在廢石充填體上鋪上一層10cm厚的50#水泥砂漿進行硬底化，養(yǎng)護一段時間后繼續(xù)上采。

采場主要的生產(chǎn)系統(tǒng)：①通風(fēng)系統(tǒng)：下中段上盤運輸巷→進風(fēng)行人斜井→進風(fēng)石門→采場→回風(fēng)石門→鏟車斜坡道→上中段下盤運輸巷；②出礦系統(tǒng)：鏟車通過鏟車斜坡道，回風(fēng)石門進入采場搬運礦石下放到溜礦井。礦石在下中段下盤運輸巷通過礦車裝車后由電瓶車拉至中段甩車場。

3.2 階梯式充填回采

當(dāng)?shù)V體傾角小于廢石自然安息角時，每分層廢石在采場內(nèi)無法通過自溜結(jié)頂充填。采場內(nèi)進行階梯式充填，即采完一分層后，在采空區(qū)內(nèi)，靠近礦體上盤處砌筑人工磚墻，后往里充填廢石，再鋪筑水泥砂漿進行硬底化，形成階梯式充填體，進行采空區(qū)局部充填。采場內(nèi)預(yù)先留設(shè)臨時礦柱，在每分層進行充填之前，用人工磚柱置換，回收礦柱，如圖6。對于礦體厚度較大，水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜無法結(jié)頂充填的采區(qū)，為了回采安全，每分層充填時部分臨時礦柱作為永久礦柱不再回收。為加強采場頂板礦壓管理，在每分層充填體上砌筑2x2m規(guī)格的人工磚柱進行支護。對于層里面比較發(fā)育的頂板，實行錨桿雙重支護。

圖6 階梯式充填回采示意圖

在每分層的充填體磚墻外側(cè)砌筑鏟車斜坡道連通上下分層。每分層的回采工藝過程如上1所述。階梯式局部充填加上輔助的支護手段雖然可以實現(xiàn)安全上采，但考慮到此充填方法底板暴露面積較大，故只適用于適用于水文地質(zhì)條件中等類型以上，采場圍巖中等穩(wěn)定以上且不容易發(fā)生頂板片幫的小型金屬礦山。

4 結(jié)論

（1）對于小型金屬礦山，井下設(shè)置探礦巷道所產(chǎn)生的廢石可以滿足充填需求，對于地壓管理和地表下沉問題也基本可控。井下自采廢石干式充填采礦法適用于水文地質(zhì)條件中等類型以上，采場圍巖中等穩(wěn)定以上的小型金屬礦山。

（2）根據(jù)礦體傾角和厚度，結(jié)合礦井水文地質(zhì)條件和實際生產(chǎn)情況，選擇合理的溜礦井類型對較少溜礦井的工程量、提高溜礦效率和礦石在采場內(nèi)的搬運效率具有重要作用。

（3）對于廢石干式充填，當(dāng)?shù)V體傾角大于廢石自然安息角時采場無法結(jié)頂充填，此時在階梯式局部充填的基礎(chǔ)上加上人工磚柱和錨桿雙重支護可確保采場安全上采。此種充填方法適用于水文地質(zhì)條件中等類型以上，采場圍巖中等穩(wěn)定以上且不容易發(fā)生頂板片幫的小型金屬礦山。