松散體內(nèi)成巷殘礦回采方法的探討

曹 俊

（山西中條山有色金屬集團有限公司篦子溝礦業(yè)有限公司，山西 垣曲 043703）

1 礦山概況

篦子溝礦業(yè)有限公司礦體屬緩傾斜礦體，采用有底柱分段崩落的采礦方法。自2016年殘礦回收以來，主要是通過疏通各分段層底盤未崩落電耙道的方式進行資源回收，處理礦量為50萬t/年。經(jīng)過五年的生產(chǎn)實踐表明，雖然殘礦回收取得了很好的成效，但在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)電耙道破壞嚴重、斗頸處被大塊礦石高位卡塞不能繼續(xù)放出，以及處理起來對施工和安全都有著極大的風(fēng)險問題，往往為了安全而放棄回收，使得好多出礦斗并沒有達到預(yù)計出礦量就提前結(jié)束，從而造成不少的資源損失。

2 電耙道回收殘礦現(xiàn)狀及難點

1）有底柱分段崩落法的采場底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在斗穿、斗頸等工程的切削作用下，破壞了它的整體性，其強度受到很大的削弱，應(yīng)力集中的現(xiàn)象也比較嚴重，在回采過程中因地壓加大，還導(dǎo)致耙道變形和嚴重破壞。耙道需要多次支護，而出礦與支護經(jīng)常是交替進行，甚至有的耙道因無法修復(fù)而不具備安全出礦條件，造成了資源無法回收。

2）底部漏斗頸流通斷面相對較小，礦石卡斗頻繁，嚴重地影響采場單位面積采礦、出礦強度的提高?，F(xiàn)階段對大塊卡斗的處理方法主要是用竹竿在端部捆綁上炸藥包與3~5 m的導(dǎo)爆管雷管一起送入卡斗處強制崩落大塊，以此來進行大塊處理。此方法雖然操作簡單但是不排除人員頻繁鉆斗敷藥的可能，且過程中存在炸藥單耗高、對電耙道及斗口產(chǎn)生破壞震動等不利因素，造成較大的安全隱患。同時，由于不能有效地管理和控制放礦，致使礦石損失率和貧化率較高。

3）由于采用電耙出礦的局限性，導(dǎo)致緊鄰崩落區(qū)的出礦斗無法形成，從而造成礦量損失。

4）根據(jù)端部礦巖移動規(guī)律，橢球體兩側(cè)和正面存在脊部損失，使得礦量無法放出而造成礦量損失，見圖1。

圖1 崩落法放礦時礦石殘留的三種形式

3 方案的確定

根據(jù)在電耙道層回收殘礦的實際經(jīng)驗來看，電耙道層地壓變化大，普遍存在變形、開幫支護，再變形再開幫支護的被動循環(huán)。對于抗壓能力明顯不如電耙道層的松散體而言，若繼續(xù)選擇上述施工工藝無論是回收率還是采礦成本都不是最理想的。鑒于松散巖體結(jié)構(gòu)空隙雜亂，抗拉、抗剪強度及內(nèi)聚力幾乎為零，表現(xiàn)出松、散、碎、空隙及巖移量較大等特點，在這種介質(zhì)中掘進和支護巷道，則應(yīng)采取短掘短支、邊掘邊支、弱爆破、早封閉、超前支護配合金屬支架的施工原則進行安全施工，并減少掌子面頂幫巖體的暴露和出渣時間，以提高巷道的穩(wěn)固性。掘進、砼聯(lián)合作業(yè)時，在強采強出的可回收區(qū)域上面構(gòu)筑人工假頂，為下面礦石的回收創(chuàng)造安全的作業(yè)環(huán)境。由于松散體自身的松、散特點，掘進成巷過程中極易受到來之頂板冒落和兩側(cè)巖體向巷道水平移動推力的影響。所以，為了提高掘進速度和成巷率，并結(jié)合以往經(jīng)驗，決定采用25U型鋼可縮性支架一次成巷的施工方案。

作業(yè)面可選擇在丟斗礦量多、品位高、周圍無相鄰出礦耙道的區(qū)域，選用效率高的電動鏟運機加25U型鋼拱架和鋼板網(wǎng)，采用進路后退式回采的方式，直接從電耙道的上分層進入松散體內(nèi)，施工不同方向的切巷作為出礦進路，利用新工藝可最大限度地回收殘礦資源，減少損失，見圖2。

圖2 新工藝下回收殘礦資源模式圖

3.1 產(chǎn)前準備工作

1）深入現(xiàn)場熟悉工作環(huán)境?；謴?fù)照明、電纜及風(fēng)水管路的敷設(shè)、廢棄溜井的封閉等。

2）鏟運設(shè)備的選型。根據(jù)原有巷道規(guī)格和合格大塊的尺寸選擇相適應(yīng)的電動鏟運機。

3）電器設(shè)備的選型。技術(shù)人員計算出所有電器設(shè)備的最大總負荷，以此為依據(jù)選擇相配套的電器設(shè)備。

3.2 具體回采實施步驟（以圖2為例說明）

1）溜礦井的設(shè)置。在電耙道層利用電耙把原溜礦井填滿至90%，施工人員從溜井口搭設(shè)的操作平臺原位開始上掘溜井，直至上分段塹溝層（6穿）端部原巖體內(nèi)，作為鏟運機出礦溜礦井。若無原溜礦井可用，則必須先在采場端部新施工溜礦井。

2）在耙道層封堵斗穿。用中深孔強制崩落耙道桃形，用崩落的松散體回填耙道，使其無空場，防止鏟運機在上分段松散體內(nèi)作業(yè)時'掉底'。

3）鏟運機從底盤原有巷道進入6穿。通過前進式掘進+鋼網(wǎng)支護的方式進入原采場塹溝層松散體內(nèi)，以6穿為中心掘進到與下分段崩落區(qū)交界處后停止前進，隨后在端部進行后退式回采，待回采結(jié)束后，分別向左、右方向施工分切巷，進行'間柱'的回采，以此類推。

4）后退式回采頂板及兩幫礦體，拆一架出一架每架鋼梁分擔(dān)的礦量。由于礦體已松動過，礦體可自流至鏟運巷道內(nèi)，若出現(xiàn)的板結(jié)高度在3 m范圍內(nèi)可采用長竹竿端部捆扎藥包，送入卡斗處進行爆破處理；若板結(jié)高度大于3 m，則可根據(jù)具體情況在回采巷道內(nèi)施工深孔或底部拉底，增加落礦面積，使其自然下落。

5）由于是松散體內(nèi)獨頭巷道，不具備施工獨立的回風(fēng)系統(tǒng)，故采用混合式通風(fēng)方式進行強制性通風(fēng)。利用高壓風(fēng)沖洗工作面，將污風(fēng)經(jīng)抽風(fēng)機抽到底盤總回風(fēng)道內(nèi)。

6）對出礦過程中出現(xiàn)的大塊，通過鏟運機挑至專用爆破硐室集中鑿巖進行二次破碎。

4 特殊地段掘進施工

對于特殊需預(yù)支護的地段，一般可采用長度為3 m，型號為18~24 kg/m的軌道在一端從上向下呈45°削尖，利用改裝過的YT-28機頭產(chǎn)生的推力向上15°前插置鋼梁上部松散體內(nèi)，使其對頂板進行預(yù)支護，一般使用8~10根，呈緊密型平行排列。為防止頂板及兩幫碎毛掉落和前插軌道翹起脫落，接頂后應(yīng)將超前插軌道與拱梁的接觸面焊接牢固，并用鋼板網(wǎng)對頂板及兩幫進行封閉。

鋼板網(wǎng)：采用5 mm厚的鋼板一次壓制成合格菱形孔網(wǎng)，孔網(wǎng)參數(shù)為5 mm×5 mm。

5 殘礦回采安全保障技術(shù)

由于此次殘礦回收基本上都在地壓活動較強、圍巖穩(wěn)固性較差、巖石移動性和安全隱患較大的松散體區(qū)域內(nèi)進行礦石回收作業(yè)，這就對安全保護措施提出了嚴格的技術(shù)要求。為此，工程技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)回收方案工藝的特點，提高風(fēng)險預(yù)見預(yù)判能力，編制和制定松散體內(nèi)殘礦回收安全技術(shù)措施，并在殘礦回收實踐中不斷完善。

1）U型鋼接頭是拱形金屬支架的關(guān)鍵部位，要經(jīng)常檢查其工作情況，發(fā)現(xiàn)卡攬歪斜或松脫時，要及時扶正、擰緊。接頭部分及頂梁下端的0.3~0.4 m以內(nèi)不敷設(shè)背板，為防止背板妨礙支架的可縮性能。兩架U型鋼架之間焊接50 mm×50 mm×5 mm的角鋼作為拉手，以提高支護的穩(wěn)定性，防止放炮時崩倒、偏心受壓、支架歪斜變形。

2）為防止開挖時兩幫松散體向內(nèi)移動擠壓，造成巷道變形，可以以U型鋼拱架為支點，向兩幫打入長1.5 m的錨桿或圓鋼，與巷道走向成30°角，并水平插入兩幫移動散體作為兩幫支護，支護成八字形向兩邊張開。

3）放頂前要對相鄰?fù)旰媒饘黉摿旱乃删o度進行確認，對回采巷道頂板及兩幫的浮石進行處理，防止?jié)L動。

4）放頂后，對相鄰?fù)旰娩摿骸㈨敯搴瓦厧瓦M行再加固，確認安全后，方可回收落下的殘礦。

5）當(dāng)出現(xiàn)松石被幾塊礦石交錯卡塞時，采用竹子撐頂炸藥包送入卡塞處爆破的方法處理，以達到放頂泄壓目的。嚴禁人員鉆入松散體內(nèi)處理。

6）若進行底部爆破拉底，應(yīng)對頂板全面進行檢查，要設(shè)防崩棚措施，對穩(wěn)固性不好的地方采用超前預(yù)支護或臨時支柱進行支護，對出現(xiàn)的浮石要及時處理。

7）作業(yè)前應(yīng)認真檢查作業(yè)地點的安全情況，安全監(jiān)控人員要利用人、機、物等設(shè)備工具24 h對該點進行監(jiān)測、監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報，出現(xiàn)嚴重危及人身安全的征兆時，要及時組織人員撤離危險區(qū)，同時設(shè)置警戒和照明標志，禁止人員和車輛進入，并報告礦有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及時處理，經(jīng)技術(shù)職能和安全部門確認安全后方可繼續(xù)作業(yè)。

6 結(jié)語

為實現(xiàn)殘礦的高效回采，通過對現(xiàn)狀技術(shù)的研究和無軌設(shè)備的引進，雖然前期購買設(shè)備費用較大，但可以利用鏟運機的靈活性和高效性，加上必要的安全措施，直接進入松散體內(nèi)構(gòu)筑的人工巷道，不但解決了成巷難、大塊頻繁高位卡斗的問題，而且可充分回收殘礦礦量，最大限度地降低損失。在生產(chǎn)實際運用當(dāng)中，對于松散體底部已充填或是實體的采場，鏟運機可直接進入進行回采作業(yè)；但對于底部不是實體、未充填或不能確定有無'樓板'的采場，為防止發(fā)生意外，應(yīng)采用先進的探測掃描設(shè)備對底部進行探測，或?qū)λ缮Ⅲw進行預(yù)注漿形成人工假底，以減弱腳底松散體的流動性，使其形成一個整體，從而確保安全。