尾砂膠結(jié)充填采礦法在金屬非金屬礦山的運用研究

任宏偉

（伊吾縣寶山礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 哈密 839303）

充填采礦法是在礦房礦塊中隨著回采面推進(jìn)，對開采采空區(qū)用充填材料進(jìn)行回填的過程，可以控制地壓，對頂板起到支撐作用，以此避免頂板發(fā)生垮塌，對地表巖移也能起到控制作用。

周圍圍巖可以支撐礦柱，對相鄰礦柱進(jìn)行回采，其采切工程小，具有較強(qiáng)的靈活性，而且對圍巖也能起到支護(hù)作用，控制圍巖移動的速度[1]。充填采礦法在礦山開采得到了廣泛的應(yīng)用，本文對尾砂膠結(jié)充填采礦法在金屬非金屬礦山的運用情況進(jìn)行研究，僅供參考。

1 尾砂膠結(jié)充填采礦法在金屬非金屬礦山的運用

最早充填采礦法是發(fā)展于20世紀(jì)50年代，在加拿大和澳大利亞等國家等到廣泛應(yīng)用，多選擇干式充填法，對露天采場采到廢石，井下挖掘的廢石用于采空區(qū)回填。可是，干式充填法效率低，而且成本過高，使充填采礦技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展受到很大程度的制約。發(fā)展到60年代、70年代時，我國有些礦山在開采時應(yīng)用了水砂充填和膠結(jié)充填等方式，對一些大型金屬非金屬礦山采空區(qū)回填應(yīng)用，能避免礦體頂板冒落發(fā)火，也能保護(hù)地表河流。其中水砂充填法能克服干式充填的缺點。發(fā)展到80年代，應(yīng)用無軌設(shè)備、斜坡道采準(zhǔn)時，應(yīng)用了上賂水平分層充填、VCR等方法，能避免巖溶水涌到坑中，也能避免巖石發(fā)生位移，尤其對圍巖不穩(wěn)固地段礦石的開展，可以選擇這兩種充填法。發(fā)展到90年代，將尾砂膠結(jié)充填法用于礦山開采中，得到了很大程度的發(fā)展。隨著充填工藝的研究和進(jìn)展，不斷革新充填工藝，選擇低價位，高強(qiáng)度充填材料和配套充填工藝，而尾砂膠結(jié)充填采礦法符合這一要求，在礦山開采中得到了廣泛的應(yīng)用[2]。

我國礦產(chǎn)資源豐富，而且分布廣泛，但是大中型礦山較少，大多為小型礦山。大多礦山應(yīng)用空場法進(jìn)行開采，導(dǎo)致不規(guī)則采空區(qū)過多，嚴(yán)重影響了地表環(huán)境，也影響了安全生產(chǎn)。隨著政府對金屬非金屬地下礦山開采制度的不斷完善，對充填采礦法應(yīng)用合理性也進(jìn)行了論證，要求開采活動要減少對地下水和井下涌水量的影響，起到節(jié)水保水作用。應(yīng)用尾砂膠結(jié)充填法開采地下礦山在開采充填中占有很大比例，而且逐漸增加。

2 尾砂膠結(jié)充填法的實際應(yīng)用情況

以金屬非金屬礦山開始為例，應(yīng)用尾砂膠結(jié)充填法工藝進(jìn)行開采，以磷礦為例，在礦體頂板覆蓋含水層，避免地表發(fā)生塌陷，也能避免含水層受到破壞，應(yīng)用尾砂膠結(jié)充填法進(jìn)行開采，以分級尾砂膠結(jié)充填，應(yīng)用分級尾砂為充填骨料，再配合新型尾砂固結(jié)材料為膠結(jié)材料進(jìn)行膠結(jié)處理[3]。按采場結(jié)構(gòu)、回采工藝差異，以上向分層進(jìn)路完成充填采礦，再以分段菱形礦房充填進(jìn)行采礦。其中上向分層進(jìn)路充填采礦法是把礦房、礦塊放置于垂直高度水平分層，從下至上進(jìn)行逐層的回采，配合巷道掘進(jìn)布置進(jìn)路，進(jìn)路回采后充填，當(dāng)充填體到達(dá)一定強(qiáng)度，就可以對下一進(jìn)路進(jìn)行回采充填，循環(huán)反復(fù)，直到分層全部采充完成，再到上一分層進(jìn)行回采。

采場布置要按礦體厚度設(shè)計，例如：中厚礦體沿走向進(jìn)行布置，而厚礦體要按礦區(qū)巖石力學(xué)進(jìn)行測定，布置目標(biāo)是要利于進(jìn)路維護(hù)與作業(yè)安全。在完成進(jìn)路回采后要做好充填的準(zhǔn)備，由進(jìn)路入口布置牢固充填擋墻，預(yù)留放水口，經(jīng)進(jìn)路回風(fēng)天進(jìn)下放置充填管，置于進(jìn)路中間，完成所有準(zhǔn)備后，進(jìn)行充填操作，保持所有進(jìn)路嚴(yán)密和充填，做好接頂工作。

充填體要符合設(shè)計強(qiáng)度，回采進(jìn)路充填后，分層進(jìn)路和采場聯(lián)絡(luò)道封閉充填，進(jìn)到下一分層回采和充填。分段菱形礦房充填采礦法是根據(jù)礦體走向?qū)Σ蓞^(qū)進(jìn)行布置，預(yù)設(shè)10m礦柱，由下而上布置菱形礦房，受鑿巖設(shè)備、裝藥設(shè)備限制，礦房中央要設(shè)計成受礦巷，對此區(qū)間巖石進(jìn)行分段鑿巖，以拉底巷塹溝為受礦巷。采區(qū)一端向另一端進(jìn)行回采，回采后充填并做好接頂，充填體終凝后回采上分段礦房。磷礦礦體因裂隙發(fā)育原因，采空區(qū)暴露面積過大，為避免頂板冒落波和地表水體安全受到影響，對上部含水層也要進(jìn)行保護(hù)，配合強(qiáng)采、強(qiáng)出、強(qiáng)充等操作，配合長錨索護(hù)頂進(jìn)行支護(hù)，其中錨索護(hù)頂支護(hù)要按要求用于回采作業(yè)中，采場上部中段夾石根據(jù)礦體的走向進(jìn)行布置，對平巷護(hù)頂進(jìn)行支護(hù)，平巷內(nèi)沿礦房全長向上盤對施工長錨索進(jìn)行布置。其中護(hù)頂長錨索選擇鋼絞線，在防護(hù)時每排設(shè)置三根鋼線，保持與礦體頂板的垂直。當(dāng)巷道遇到軟弱巖石時，以錨桿支護(hù)，對鑿巖巷交岔口應(yīng)用噴錨網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，如果地段安全性差，暴露面積過大時，都要選擇砂漿長錨索、金屬網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。對回風(fēng)井留設(shè)進(jìn)行充填，保持回風(fēng)井和采場的連通，由原有充填回風(fēng)井、充填聯(lián)絡(luò)道和采場進(jìn)行充填，回采時對出礦進(jìn)路構(gòu)筑擋墻[4]。金礦充填時以二步驟分段完成，垂直走向進(jìn)行布置，第一步用分段空場回采，采場空區(qū)構(gòu)筑充填擋墻，預(yù)留出水口，以全尾砂膠結(jié)進(jìn)行充填。第二步用分段空場回采，以全尾充填法，其中底部以塹溝底部結(jié)構(gòu)，沿礦體走向隔距離為回采盤區(qū)，中段布置分段平巷，布置裝礦進(jìn)路，回采完畢后進(jìn)行充填。

3 小結(jié)

空場法開采由于缺乏管理，導(dǎo)致濫挖濫采情況嚴(yán)重，不規(guī)范開采導(dǎo)致大量采空區(qū)和安全隱患，地下開采導(dǎo)致的地表塌隱和廢石場廢石過多堆積，都影響了周圍的環(huán)境，還會影響居民安全。隨著我國大力提倡的可持續(xù)發(fā)展，對金屬非金屬礦山應(yīng)用尾砂膠結(jié)充填采礦法可以利用現(xiàn)有尾礦和廢石資源，對生態(tài)環(huán)境起到保護(hù)作用，也能保證安全生產(chǎn)，具有重要的作用。