緩傾斜極薄鎢礦資源綠色開采技術(shù)研究

侯國權(quán)，崔 松，郭利杰

（1.礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 102628；2.國家金屬礦綠色開采國際聯(lián)合研究中心，北京 102628）

0 引 言

緩傾斜礦體一般是指傾角為 5°～30°的礦體，極薄礦體是指厚度在0.8 m以下的礦體。通常針對此類礦體，常用的采礦方法為全面采礦法與房柱采礦法。全面采礦法最大的特點(diǎn)就是在回采過程中留下數(shù)量不規(guī)則的點(diǎn)柱來支撐空區(qū)，點(diǎn)柱的尺寸和大小也不盡相同，靈活性比較高。

對于礦業(yè)行業(yè)來說，發(fā)展綠色礦業(yè)，建設(shè)綠色礦山正是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀和生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措[1-2]。綠色開采主要包括環(huán)境保護(hù)、資源綜合利用[3]，多年來，江西某鎢礦采用全面法整體回采率在65 %左右，資源損失嚴(yán)重，難以達(dá)到地下礦山開發(fā)利用回采率的指標(biāo)要求（國土資源部 2014年第31號文《錳、鉻、鋁土礦、鎢、鉬、硫鐵礦、石墨和石棉等礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用“三率”最低指標(biāo)要求》）[4]，如表1所示。

表1 鎢礦地下礦山開采回采率指標(biāo)要求Tab.1 Index requirements for the recovery rate of underground tungsten mines

2016年12月29 日，國土資源部、國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、財政部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《礦產(chǎn)資源開發(fā)利用水平調(diào)查評估制度工作方案》，根據(jù)方案委托第三方評估單位，將礦山的具體指標(biāo)與“三率”最低指標(biāo)和領(lǐng)跑者指標(biāo)進(jìn)行比對，科學(xué)合理評估，公開調(diào)查評估結(jié)果。礦業(yè)權(quán)人進(jìn)入“先進(jìn)名單”的，在技術(shù)創(chuàng)新項目、綠色礦山建設(shè)等方面予以支持，列入“不達(dá)標(biāo)名單”的，督促整改或懲戒[5]。

另外，綠色開采是國家大力倡導(dǎo)的礦山發(fā)展方向，以最小的固體廢棄物排放量獲取最大的資源綜合利用率和經(jīng)濟(jì)效益[6]。

國內(nèi)外礦山空區(qū)處理方法大致有五種：崩落圍巖處理空區(qū)、用充填料充填空區(qū)、用礦柱支撐空區(qū)、封閉隔離處理空區(qū)以及聯(lián)合法處理空區(qū)。由于各礦礦體賦存條件各異，礦柱形態(tài)復(fù)雜，生產(chǎn)狀況不一，單一的處理方法均有局限性，某些空場內(nèi)采用單一方法也很難做到經(jīng)濟(jì)合理、簡便適用，因而需針對礦山具體的開采技術(shù)條件提出經(jīng)濟(jì)合理的采空區(qū)治理和礦柱回收方案。

1 開采現(xiàn)狀

1.1 開采技術(shù)條件

礦體為石英脈，脈幅 0.1～0.3 m，礦體完整，礦石堅硬，致密塊狀，工程地質(zhì)良好。傾角 10°～40°，屬緩傾斜至急傾斜礦體，礦體和圍巖較穩(wěn)固。礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬中等類型。礦區(qū)地層為寒武系中下統(tǒng)淺變質(zhì)巖系，巖石致密堅硬，具有夕卡巖化、角巖化、電氣石化，使巖石強(qiáng)度增大，無不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，屬以層狀巖類為主，工程地質(zhì)條件簡單。

1.2 采礦方法

礦山采用全面采礦法為主要采礦方法：

（1）礦塊沿礦體走向布置，長50 m，礦塊內(nèi)留不規(guī)則礦柱支撐頂板，礦柱的尺寸取決于頂?shù)装宓牡V巖性質(zhì)，一般礦柱的直徑為3～5 m，間距約8～12 m，礦柱的具體布置視現(xiàn)場圍巖條件而定。全面采礦法示意圖如圖1所示。

圖1 全面采礦法Fig.1 O verall mining method

（2）全面采礦法采準(zhǔn)工作包括開掘階段運(yùn)輸巷道、切割上山、放礦溜井、人行聯(lián)絡(luò)道、電耙絞車硐室等。階段運(yùn)輸巷道布置在脈內(nèi)，預(yù)留頂?shù)字诺V溜井布置在礦塊底柱中，每隔5～7 m掘進(jìn)布置一個漏斗[7]。

（3）回采采用YT-28型鑿巖機(jī)淺孔落礦，回采工作面沿傾向推進(jìn)。考慮到鎢礦相對于圍巖比重大，如采用電耙出礦的話，會造成鎢礦石沉積于采場底部無法回收，需結(jié)合人工裝礦。

2 采空區(qū)處理方案

2.1 空區(qū)治理方案

目前運(yùn)用全面法開采，采空區(qū)暴露面積相連貫通。礦山尾礦庫庫容告急，將尾砂充填入井下不僅治理采空區(qū)的安全性高，而且緩解了尾礦庫排尾的壓力，同時能夠有效地控制地壓，進(jìn)而最大限度地回收礦柱資源[8-11]。

2.2 充填材料試驗研究

2.2.1 尾砂比重

試驗參照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/ T50123—1999，采用比重瓶法測定全尾砂的比重。開展4次的平行試驗，最終測得全尾砂的密度為2.773 g/cm3。

2.2.2 尾砂粒級組成分析

粒級組成分析用于測定尾砂顆粒組成尺寸及含量，全尾砂粒度分析匯總結(jié)果參見表2。

表2 全尾砂粒級組成表Tab.2 Composition table for full tailings grain size

全尾砂d10為 6.732 μm，d50為 84.156 μm，d90為318.923 μm，74 μm以下顆粒累計含量為44.59 %。

2.2.3 充填材料配比試驗

通過現(xiàn)場取充填所用尾砂、水泥、水等充填材料，在實(shí)驗室進(jìn)行充填配比試驗，測定不同濃度、灰砂比、養(yǎng)護(hù)齡期條件下充填體單軸抗壓強(qiáng)度。強(qiáng)度試驗參數(shù)如下：充填料漿重量濃度：68 %、70 %、72 %；砂灰比：4∶1、8∶1、12∶1、15∶1、20∶1；養(yǎng)護(hù)齡期：3 d、7 d、28 d。抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果見表3。

表3 單軸抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果Tab.3 Testing results for uniaxial compressive strength

從試驗結(jié)果可以看出，充填料漿濃度為72 %，灰砂比 1∶4時，充填試塊的 3 d抗壓強(qiáng)度為1.5 MPa，灰砂比1∶8時，3 d強(qiáng)度為0.48 MPa?；疑氨葹?∶20時，隨著養(yǎng)護(hù)時間的增長，強(qiáng)度增長緩慢，如圖2所示。

圖2 濃度72 %時不同養(yǎng)護(hù)齡期不同灰砂比充填試塊抗壓強(qiáng)度Fig.2 Compressive strength of test blocks filled with different lime-sand ratios at different curing ages at 72 % concentration

2.3 采空區(qū)充填方案

礦山充填工藝為：選廠排放尾礦自流至充填站的深錐濃密機(jī)濃縮，濃縮后的尾砂、水泥和調(diào)濃水給至攪拌桶攪拌和活化攪拌機(jī)二段攪拌制備成充填料漿，然后高濃度料漿經(jīng)由充填泵輸送至采空區(qū)充填。不充填時，深錐濃密機(jī)濃密成的高濃度料漿可經(jīng)過管道排放到尾礦庫。

2.3.1 充填材料

充填骨料選擇為選廠產(chǎn)出的全尾砂，42.5#復(fù)合硅酸鹽水泥作為膠結(jié)材料。

2.3.2 空區(qū)充填參數(shù)

采用數(shù)值模擬迭代計算的方法，最終得出當(dāng)充填體的黏聚力c不低于200 kPa時（單軸抗壓強(qiáng)度不低于0.7 MPa），礦柱開采過程中充填體能保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此，對于礦柱賦存條件較好，礦巖穩(wěn)定，價值較高的礦柱，采用充填法對礦柱進(jìn)行有選擇性的回收，充填濃度68 %～72 %，灰砂比1∶8～1∶10。對于回收價值較低的礦柱，考慮不回收，作為永久礦柱，充填濃度68 %～72 %，灰砂比1∶20。

2.3.3 空區(qū)密閉

對于待充填的空區(qū)需先進(jìn)行密閉工作，結(jié)合礦山采場結(jié)構(gòu)、圍巖穩(wěn)定性情況，擋墻需布置在兩個礦柱之間，局部礦柱不穩(wěn)的區(qū)域仍建議采用混凝土擋墻進(jìn)行封堵。圍巖條件較好時，底柱間和礦柱間的擋墻可采取鋼筋網(wǎng)柔性擋墻進(jìn)行封堵，而礦柱間的擋墻若要采取木質(zhì)結(jié)構(gòu)擋墻需嚴(yán)格控制一次充填高度。

3 礦柱回采工藝研究

3.1 基于Mathews穩(wěn)定圖的采場暴露面積研究

Mathews穩(wěn)定圖法是由 Mathews等人于 1981年首先提出的[12]，Mawdesley在其論文中采用對數(shù)回歸的方法，對穩(wěn)定區(qū)、大破壞區(qū)等進(jìn)行了重新定義，在采用對數(shù)坐標(biāo)系后各不同的區(qū)帶間，可用平行的直線表示。圖3所示Mathews穩(wěn)定圖被兩條直線劃分了三個區(qū)域：穩(wěn)定區(qū)、破壞或主要破壞區(qū)和崩落區(qū)[12-23]。

圖3 基于對數(shù)回歸分析改進(jìn)的Mathews穩(wěn)定圖Fig.3 Mathew s stability diagram based on improved logarithmic regression analysis

Mathews穩(wěn)定圖的應(yīng)用分為兩個步驟：即首先通過挪威巖土工程研究所（NGI）分類法獲得巖體分級指標(biāo)Q，確定礦巖體的穩(wěn)定數(shù)N，該指標(biāo)表征巖體在給定的應(yīng)力條件下的自穩(wěn)能力；其次是綜合考慮礦山開拓和采準(zhǔn)工程，初步確定采場結(jié)構(gòu)參數(shù)計算形狀系數(shù)S（或水力半徑HR），該指標(biāo)表征采場暴露面的幾何形狀。形狀系數(shù)S反映了采場的尺寸和形狀。

3.1.1 形狀系數(shù)S（水力半徑HR）

形狀系數(shù)S（水力半徑HR）定義為設(shè)計暴露面面積與暴露面周長之比，暴露面長短跨度之比超過4∶1時，形狀系數(shù)S基本保持不變，這時暴露面的穩(wěn)定性受單向跨度尺寸控制[24-25]。

3.1.2 巖體分級指標(biāo)Q

在本研究中應(yīng)用Q與RMR（Rock Mass Rating）之間的經(jīng)驗公式進(jìn)行變換，把地質(zhì)力學(xué)分類評價評分RMR值轉(zhuǎn)化為Q值，來近似等同于Q值[15]。應(yīng)用Bieniawsk節(jié)理巖體的巖石力學(xué)分類確定RMR值[14]，見式（1）。

根據(jù)巖石力學(xué)試驗、工程地質(zhì)調(diào)查按照Bieniawski節(jié)理巖體巖石力學(xué)分類確定RMR值為73，此時Q=24.5。

3.1.3 巖石應(yīng)力系數(shù)A

本次研究范圍的上覆采礦誘導(dǎo)應(yīng)力為9.45 MPa。

巖石應(yīng)力系數(shù)A值考慮高應(yīng)力影響降低巖體穩(wěn)定。A與σc/σi呈線性關(guān)系，相關(guān)關(guān)系見式（2）[26]。巖體質(zhì)量指標(biāo)的計算參數(shù)見表4。

表4 巖體質(zhì)量指標(biāo)的計算參數(shù)Tab.4 Calculation parameters of rock mass quality index

式中：σc為完整巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；σi為平行于采場暴露面方向的采礦誘導(dǎo)應(yīng)力，MPa。

3.1.4 節(jié)理方位修正系數(shù)B

B值要考慮不連續(xù)面的方向影響，B值根據(jù)控制性節(jié)理與開挖的暴露面相對方位來確定，結(jié)構(gòu)面與暴露面的夾角為90°時，B系數(shù)被賦值1，不連續(xù)結(jié)構(gòu)面與暴露面的夾角為20°時，B值為0.2[26]。節(jié)理方位系數(shù)B的圖解見圖4。

圖4 節(jié)理方位系數(shù)B的圖解Fig.4 Illustration of joint orientation coefficient B

礦體暴露面平均傾角約 25°。上盤變質(zhì)巖主要發(fā)育3組優(yōu)勢節(jié)理裂隙，第1組“傾向∠傾角”為348°∠13°、第 2 組“傾向∠傾角”為 260°∠12°、第3組“傾向∠傾角”為158°∠10°，礦體直接頂板優(yōu)勢節(jié)理為層狀賦存，各層面傾角平均約為12°。參考圖4，節(jié)理方位修正系數(shù)B取值見表5。

表5 節(jié)理方位修正系數(shù)Tab.5 Correction coefficient of joint orientation

3.1.5 重力調(diào)整系數(shù)C

重力調(diào)整系數(shù)C和采場表面傾角的關(guān)系見圖5，重力調(diào)整系數(shù)C計算結(jié)果見表6。

圖5 重力調(diào)整系數(shù)CFig.5 G ravity adjustment factorC

表6 重力調(diào)整系數(shù)計算Tab.6 Calculation of gravity adjustment factor

則直接頂板上盤變質(zhì)巖穩(wěn)定性系數(shù)N為8.1。對照圖3，直接頂板落于穩(wěn)定區(qū)邊界線時，采場形狀系數(shù)S≈6.1。若滿足采場的穩(wěn)定性要求，則S≤6.1。

根據(jù)礦山采掘情況，沿傾向方向，各分段即采場的長度約在50～70 m范圍，采場內(nèi)各不規(guī)則礦柱包圍圈定的獨(dú)立采空區(qū)長度一般不超過60 m。按采掘暴露空區(qū)長度60 m計算，則采場跨度＜15 m。礦山在應(yīng)用全面法開采時，礦柱間極限跨度為 15 m；不規(guī)則礦柱包圍圈定的獨(dú)立采空區(qū)極限暴露面積為900 m2。

因此，建議在實(shí)際生產(chǎn)中考慮1.1～1.3的安全系數(shù)，推薦礦柱間采空區(qū)跨度不超過12.5 m，獨(dú)立采空區(qū)暴露面積不超過750 m2。礦山開采過程中實(shí)際的礦柱為不規(guī)則布置，礦柱間的空區(qū)跨度也大致在4～10 m之間，主要依據(jù)現(xiàn)場工程條件確定，節(jié)理裂隙較發(fā)育的采場，礦柱間的空區(qū)跨度距離小。

3.2 礦柱回收技術(shù)方案

由于礦柱大小不一、不規(guī)則分布，礦柱回采方案應(yīng)具備足夠的靈活性和彈性，不僅滿足在礦柱密集區(qū)域，礦柱的快速有效回收，而且要滿足礦柱稀疏區(qū)域，礦柱回采作業(yè)的安全。方案技術(shù)難點(diǎn)在于：劃分區(qū)域，以靈活、規(guī)律性的采礦工藝，滿足采場礦柱的回收；采礦工藝的優(yōu)化，特別是擋墻架設(shè)、充填體養(yǎng)護(hù)齡期、采場通風(fēng)與運(yùn)搬等技術(shù)方案的協(xié)同。充填體接頂對礦柱回采時的地壓顯現(xiàn)與再平衡有重要的積極作用，在充填作業(yè)中應(yīng)加強(qiáng)對充填體接頂情況的觀測，以便采取有效措施保證較高的接頂率[27-28]。

考慮到不同采場的礦柱的礦石品位和礦體厚度也高低有別，以及回采作業(yè)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，根據(jù)礦山不同采場的圍巖條件和開采技術(shù)條件，采場礦柱的回收技術(shù)方案主要有以下3種：采場開采環(huán)境充填再造回收礦柱方案；分區(qū)分條兩步驟充填回收礦柱方案；分層充填回收礦柱方案。

3.2.1 采場開采環(huán)境充填再造回收礦柱方案

采場開采環(huán)境充填再造回收礦柱方案，該方案主要針對礦柱、圍巖穩(wěn)定性較差，但是礦柱分布較為規(guī)整的采場。首先將采空區(qū)劃分礦塊，標(biāo)記礦柱的位置，然后封閉采空區(qū)進(jìn)行充填，改變礦柱的受力狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)開采環(huán)境再造，待充填體養(yǎng)護(hù)滿足要求后，按照礦柱的位置，從底柱位置開掘切割上山與上中段貫通后，再沿切割上山后退式刷幫回收礦柱。

采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀和礦柱的賦存條件，將采空區(qū)劃分礦塊，礦塊長度50～80 m。

空區(qū)充填參數(shù)：按照劃分好的礦塊，將采場封閉進(jìn)行充填作業(yè)，充填配比參數(shù)為灰砂比 1∶10，充填料漿濃度68 %～72 %，充填體養(yǎng)護(hù)齡期28 d。

回采工藝：充填體養(yǎng)護(hù)期達(dá)到要求后，開始回采作業(yè)。首先按照標(biāo)記好的礦柱位置，從底柱方向掘進(jìn)切割上山，切割上山布置在礦柱中心位置，切割上山規(guī)格1.8 m×1.8 m。采場開采環(huán)境充填再造回收礦柱方案，如圖6所示。從底柱位置先開挖充填體，遇到礦柱時，依舊按照切割上山的規(guī)格掘進(jìn)，直到切割上山和上中段巷道相通后，再后退式對未回采完的礦柱進(jìn)行刷幫回收。

圖6 采場開采環(huán)境充填再造回收礦柱方案Fig.6 Scheme of filling and recycling pillar in mining environment

鑿巖爆破：應(yīng)用YT28氣腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行回采鑿巖作業(yè)。

通風(fēng)：采場充填作業(yè)前，先按劃分的切割上山的位置沿礦柱預(yù)埋一條通風(fēng)管貫通頂?shù)字Ｇ懈钌仙骄蜻M(jìn)時，挖通預(yù)埋的通風(fēng)管，形成貫通風(fēng)流。

運(yùn)搬出礦：采用電耙進(jìn)行出礦。

支護(hù)：采用液壓支柱進(jìn)行臨時支護(hù)，效率高、成本低、可回收?？紤]到礦體的賦存條件和采場的作業(yè)環(huán)境，也可選擇一種操作簡單、攜帶方便的支護(hù)系統(tǒng)，例如采用預(yù)應(yīng)力支護(hù)帽，如圖7所示。支護(hù)帽是通過自身膨脹給柱體及頂板巖體提供強(qiáng)大支撐力。

圖7 預(yù)應(yīng)力支護(hù)帽系統(tǒng)Fig.7 Pre-stressed support cap system

預(yù)應(yīng)力支護(hù)帽相當(dāng)于一次性使用的液壓千斤頂，將其置于立柱頂部后，從止回閥注入高壓水。在4～14 MPa壓強(qiáng)下，立柱帽將沿軸向擴(kuò)張并給立柱以20～50 t的支撐力，將立柱牢牢地固定住并給頂?shù)装遄銐虻念A(yù)應(yīng)力。這個預(yù)應(yīng)力使頂板裂隙關(guān)閉，使松散巖石不致掉落。與傳統(tǒng)支護(hù)相比具有以下優(yōu)勢：（1）支護(hù)帽為主動支護(hù)，在巖石未變形前就提供了強(qiáng)大的支撐力，而傳統(tǒng)支護(hù)是被動支護(hù)，是巖石發(fā)生變形后的衍生力；（2）安裝簡便、省力；（3）立即給頂板提供預(yù)應(yīng)力，避免巖石變形破壞；（4）主動提供強(qiáng)大支撐力，使立柱與頂、底板緊密接觸，即使近距離放炮都不會影響支護(hù)效果；（5）該支護(hù)屬柔性支護(hù)，更適應(yīng)于地壓較大的深井支護(hù)；對深井開拓或采礦，對防止深井巖爆或巖崩，對安全生產(chǎn)具有重大意義。

3.2.2 分區(qū)分條兩步驟充填法回收礦柱方案

分區(qū)分條兩步驟充填法回收礦柱方案，適用于礦柱、圍巖穩(wěn)定性較好的采場，先將采場分區(qū)劃分，分區(qū)內(nèi)再劃分多個兩步驟采場。分區(qū)內(nèi)一步驟采場的礦柱根據(jù)現(xiàn)場安全作業(yè)條件有選擇性的進(jìn)行回收，每回收完一個礦柱，采用液壓支柱或者是預(yù)應(yīng)力支護(hù)帽支護(hù)系統(tǒng)等代替采完的原生礦柱，直至回收完一步驟的礦柱后，充填一步驟采場。然后再采用支護(hù)系統(tǒng)置換的方式回收二步驟的礦柱，回采完后再地配比充填二步驟采場，如圖8所示。

圖8 分區(qū)分條兩步驟充填法礦柱回收方案Fig.8 Pillar recovery scheme of subarea and strip two-step backfilling method

采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀和礦柱的賦存條件，將采空區(qū)劃分礦塊，礦塊長度50～80 m。根據(jù)礦柱的穩(wěn)定性，將礦塊進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)寬度8～12 m，每個分區(qū)內(nèi)預(yù)留2～3個永久礦柱不予回采。

空區(qū)充填參數(shù)：按照劃分好的礦塊，將采場封閉進(jìn)行充填作業(yè)，充填配比參數(shù)為灰砂比1∶12，充填料漿濃度68 %～72 %，充填體養(yǎng)護(hù)齡期28 d。

回采工藝：分區(qū)兩步驟充填回收礦柱方案，適用于礦柱、圍巖穩(wěn)定性較好的采場，先將采場分區(qū)劃分，分區(qū)內(nèi)再劃分多個兩步驟采場。分區(qū)內(nèi)一步驟采場的礦柱根據(jù)現(xiàn)場安全作業(yè)條件有選擇性的進(jìn)行回收，每回收完一個礦柱，采用液壓支柱或者是預(yù)應(yīng)力支護(hù)帽支護(hù)系統(tǒng)等代替采完的原生礦柱，直至回收完一步驟的礦柱后，充填一步驟采場。然后再采用支護(hù)系統(tǒng)置換的方式回收二步驟的礦柱，回采完后再地配比充填二步驟采場。

鑿巖爆破：應(yīng)用YT28氣腿式鑿巖機(jī)進(jìn)行回采鑿巖作業(yè)。

通風(fēng)：采場充填作業(yè)前，先按劃分的切割上山的位置沿礦柱預(yù)埋一條通風(fēng)管貫通頂?shù)字?。切割上山掘進(jìn)時，挖通預(yù)埋的通風(fēng)管，形成貫通風(fēng)流。

運(yùn)搬出礦：采用電耙進(jìn)行出礦。

支護(hù)：采用液壓支柱或者預(yù)應(yīng)力支護(hù)帽支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，能夠給頂?shù)装遄銐虻念A(yù)應(yīng)力，這個預(yù)應(yīng)力使頂板裂隙關(guān)閉，使松散巖石不致掉落。

3.2.3 分層充填回收礦柱方案

分層充填回收礦柱方案，適用于礦柱、圍巖穩(wěn)定性較差的采場，而且礦柱分布不規(guī)則。將礦塊沿走向劃分三個回采區(qū)域，各區(qū)域自下而上分塊分層充填、邊充邊采、交替作業(yè)，以充填體半包裹或接觸沿走向25 m范圍內(nèi)所有礦柱分塊，然后人員站在充填體上回收礦柱，如圖9所示。

圖9 分層充填回收礦柱方案圖Fig.9 Layer-filling pillar recovery scheme

充填料漿部分包裹或接觸礦柱經(jīng)過3天后即可達(dá)到自立強(qiáng)度，滿足人員、設(shè)備的行走條件時，可開展礦柱回采作業(yè)。

礦柱回采作業(yè)，根據(jù)具體礦柱形態(tài)，自下而上分層回采點(diǎn)柱，分層回采結(jié)束后進(jìn)行充填作業(yè)，再站在充填體上回采上一分層的點(diǎn)柱?；貋頃r盡可能沿傾向布置炮孔，刷幫爆破；礦柱尺寸較小時僅回收礦層；礦柱尺寸較大時，掌子面分采分爆，崩落的頂?shù)装鍘r石可作為廢石滯留于采空區(qū)內(nèi)。

鑿巖爆破：應(yīng)用YT28氣腿式鑿巖機(jī)沿傾向打下向孔，刷幫爆破；在充填體包裹內(nèi)的礦體，需要先以掏槽形式形成爆破補(bǔ)償空間。裝藥爆破與當(dāng)前采礦作業(yè)相同。

通風(fēng)：間隔兩個回采區(qū)域，利用兩道充填擋墻形成通風(fēng)出礦聯(lián)絡(luò)道，聯(lián)通采場與下部中段，形成通風(fēng)回路。

運(yùn)搬出礦：采場內(nèi)礦柱礦量較小，礦柱礦量一般在30 t以內(nèi)，可以通過簡易的出礦設(shè)備在原采場內(nèi)進(jìn)行運(yùn)搬與出礦。將礦石人工分揀至推車倒運(yùn)至通風(fēng)出礦聯(lián)道口，通過電耙絞車+集礦斗運(yùn)搬至中段運(yùn)輸平巷。中段運(yùn)輸平巷口架設(shè)放礦平臺，通過小型運(yùn)礦輪車出礦。

4 結(jié) 論

（1）根據(jù)礦體空間分布規(guī)律及回采方案特征，明確了采空區(qū)的處置措施，即采用全尾砂膠結(jié)充填處置采空區(qū)。同時通過分析緩傾斜極薄礦體的開采技術(shù)條件和開采現(xiàn)狀，采用充填法治理采空區(qū)的同時回收礦柱資源，提高礦山整體回采率達(dá)到80 %以上。

（2）基于Mathews穩(wěn)定圖法，確定了采空區(qū)的極限跨度和極限暴露面積，采空區(qū)礦柱跨度不應(yīng)超過12.5 m，暴露面積不應(yīng)超過750 m2。

（3）通過充填材料試驗研究以及采空區(qū)所需充填體強(qiáng)度需求，確定了采空區(qū)的充填參數(shù)，價值較高的礦柱，采用充填法對礦柱進(jìn)行有選擇性的回收，充填濃度68 %～72 %，灰砂比1∶8～1∶10。對于回收價值較低的礦柱，考慮不回收，作為永久礦柱，充填濃度68 %～72 %，灰砂比1∶20；實(shí)現(xiàn)了低成本高效回采技術(shù)。

（4）采用數(shù)值計算分析手段，確定了采空區(qū)上盤允許暴露面積，并根據(jù)礦山不同采場的圍巖條件和開采技術(shù)條件，確定了三種采場礦柱的回收技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了因地制宜的綠色開采技術(shù)。

礦山的綠色開采是生態(tài)文明建設(shè)在礦業(yè)領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，是礦山企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的必由之路。根據(jù)確定的礦柱回收工藝和采場充填工藝，最大限度的回收礦柱資源以實(shí)現(xiàn)綠色開采，并在礦山得到了全面推廣應(yīng)用，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，實(shí)現(xiàn)了礦山資源安全高效回采。