下向进路胶结充填在阿希金矿的应用

下向进路胶结充填在阿希金矿的应用苏春玮，齐炯炯摘要：下向进路胶结充填采矿技术在阿希金矿的应用，通过对其关键工艺的介绍，阐述了阿希金矿在下向进路胶结充填采矿的应用过程中取得的成就及问题，对类似矿山有一定的借鉴作用。关键词：下向进路；胶结充填；假顶；应用1前言随着采矿技术的进步，金属矿山开采的空场法、崩落法、充填法都得到了很大的发展，尤其是充填采矿法在最近二三十年中发展最快。充填采矿法的出现和发展给矿产资源的开发利用带来了巨大的影响使得地下采矿的诸多复杂技术难题找到了有效的解决途径。在采矿作业中，最常见的事故是片帮冒顶，约占采矿作业事故的40%以上。由此可见，来自顶板的伤害事故的预防，是矿山安全生产的一项重要工作。在日常的井下采矿生产中，处理顶板浮石耗时费力，为了有效进行顶板管理，尤其是面对破碎的高品位矿体的回采难题，下向进路胶结充填采矿法应运而生。下向进路胶结充填法在阿希金矿的应用，有效解决了破碎矿体回采所存在在的由于安全生产难度大而产生的采矿效率底，贫化损失率高、生产成本高等一系列问题。2下向进路胶结充填法的应用2.1地质概况与开采有关的岩组为F2断裂破碎带碎裂块状岩组。该岩组分布于矿体下盘，部分地段影响到矿体。在含金石英脉及蚀变岩矿体的底板，由于构造活动的影响，形成了一个宽5－10m的破碎带，含有较多的较多的粘土（或断层泥），形成岩块夹泥或泥散体结构，形成了一个近乎南北向的破碎带软弱结构面。这部分工程岩组的工程地质性质及稳定性均差，破坏机制表现为塑形变形，剪切破坏有松动坍塌，变形过程可长可短。总体来看，远离F2断层的矿体和上盘围岩的稳定性较好，矿体底板和底盘断裂带稳定性差，采矿工程布置时应尽量避开它。工程地质性质及稳固性不均一，差别大，视具体地段岩性、岩体结构特征而定。其中有易产生掉块、冒顶等小的不易于处理的不良工程地质现象。2.2下向进路胶结充填采矿法概述对于矿石价值特别高、但矿岩均不稳固的金属矿床，采用下向进路充填采矿法，其主要特征是：在阶段内，自上而下在分层人工假顶保护下顺序分层进路(巷道)回采、进路充填。该方法由于生产环节多，人工假顶要求强度高、整体性好，因此生产成本较高。2.3采矿工艺（1）采场垂直矿体走向布置，盘区宽度为30-50米，长度为矿体水平宽度，中段高度为44米。采矿方法如图一所示：图1-下向进路充填采矿法运输巷道及溜矿井均布置在矿体上盘较为稳固的脉外围岩中，充填硐室及充填天井布置在矿体下盘，充填井规格为1.5m*1.5m。掘进所出矿石经由联络道运至上盘溜井，采完巷道由下盘充填井架设管道进行充填，采矿工作与充填工作互不影响。进路回采属于掘进式回采，炮孔布置与平巷掘进布孔方式基本相同。为防止爆破作业对假顶及相邻充填体造成破坏，应用控制爆破技术，相应的周边孔在布孔和装药上需进行特殊处控制，一般炮孔与边界距离不小于400mm，装药率在60%-75%。分层采高3-4m。进路宽度3m，进路回采为隔一采一，部分特别破碎地段为隔二采一，出矿方式为铲运机出矿。（2）人工混凝土假顶制作，其中包括：进路底板的平整，钢筋网的制作，吊筋的制作，混凝土的充填。具体的施工要求如下：掘进过程中根据现场围岩情况及时进行支护，进行充填铺网前，若围岩破碎，必须先支护，然后人员才能进入铺网。进行充填之前要求在巷道底板铺20cm厚的矿石垫层，垫层上铺钢筋网（垫层与钢筋网间距15-20cm），钢筋网的规格要求如下：主筋用φ14的螺纹钢，副筋用φ10的钢筋，网度200*200，靠巷道右侧钢筋网延伸30cm向上卷起，卷起部分用彩条布包裹住，以便下一步骤两钢筋网搭接；每隔2m在巷道顶板打一排吊筋（φ16螺纹钢）与钢筋网连接，一排为3根，吊筋上部打进巷道顶板1m（具体施工布置见附图），用锚固剂固定。回采间柱时，除了以上工作外，还需在巷道两帮打砂浆锚杆，每隔2m打一排，每排6根（巷道两帮各3根），锚杆长度为1.8m，打进边邦0.9m，用锚固剂固定，与吊筋连接（具体施工布置见图2）。图2-假底钢筋布置图对充填的要求：使用水砂胶结充填，充填料浓度80%，灰砂比不低于1:4，七天的充填体强度≥2.0MPa，28天的充填体强度≥4.0MPa；充填分打底和接顶两个阶段，打底厚度1.5m左右，其余为接顶部分，要求充分接顶；充填巷道长度超过30m时，需要在巷道中间另做挡墙，分段进行充填。此工艺的优点是：回采安全，矿石回收率高，贫化率低，灵活性大，主要缺点是：工艺复杂，劳动强度大。3实际工作中存在的问题和工艺改进经充分研究分析，针对生产实践中存在的问题提出改进设想，并在条件允许的情况下进行现场试验。（1）为保证充填进路的接顶，在打底工作完成后，在砌筑挡墙时预留上部观察孔和底部充填管进口。进路内充填管采用φ150聚乙烯管，将其铺设至进路端部，后半截将其绑扎在巷道吊筋顶部（具体布置见图3）。对巷道进行后退式充填，经过挤压保证接顶率，经实践证明接顶率在90%以上。图3-充填接顶管道布置图（2）相邻进路之间的连接，由于工艺原因多为薄弱部位，从力学原理分析，顶板假顶最终形成近似悬臂梁结构，容易从此处断裂而导致假顶塌落。为此，提出在矿体空间条件允许相邻分层进路成垂直交错布置，改善假顶受力状态，更好滴满足回采安全需求。我矿在1385中段42线-60线及1335中段46线-52线采场进行试验，效果良好。4结语下向进路胶结充填采矿技术在阿希金矿井下破碎矿体回采已得到推广应用，降低了“两率”指标，采矿回收率大大提高，作业安全条件得到有效改善。通过对实践工作中遇到难题的攻关，不断改进完善工艺，各项指标将得到进一步优化。目前进一步提高充填体强度与降低充填成本是下一步研究的课题。参考文献1、采矿设计手册“矿床开采卷”北京：中国建筑工业出版社2、刘同友，等，“充填采矿技术与应用“，北京：冶金工业出版社，20013、解世俊，“金属矿床地下开采”，北京：冶金工业出版社，1999