淺析辰州礦業深部采礦可能遇到的問題及對策

曹艷武，李 艷

(湖南辰州礦業股份有限公司， 湖南 懷化市 419607)

沃溪礦體屬中低溫熱液充填金、銻、鎢伴生的石英脈狀礦床, 至今已有130多年的開采歷史，采用“平硐-明豎井-明斜井-盲斜井”聯合開拓方式，現已開拓至42中段，盲斜井已服務至40中段。按現有采礦條件和技術水平，預計將開拓至52中段(-1050 m)。由于上部中段資源的迅速衰減，中段下延速度較快，主要生產作業區域已在-550 m上下(地表標高+350 m)。目前，主要作業區域內，地壓大，圍巖條件差，溫度高，通風困難，給采礦作業帶來了很大的困難。

根據地質條件，沃溪坑口所采用的采礦方法包括留礦法、削壁充填法、房柱法、豎分條塊石膠結充填法等，目前主要采用的采礦方法為房柱法和豎分條塊石膠結充填法。

1 深部采礦可能遇到的問題

1.1 地壓越來越大

沃溪坑口主要潛在的采場穩定性問題是因采礦方法而產生的歷史遺留問題。在沒有引進塊石膠結充填法(見圖1)之前，沃溪坑口主要的采礦方法為房柱法及尾砂嗣后充填法。采用房柱法回采后的空區大部分都沒有充填，導致應力集中，礦柱受壓失穩，造成頂板下沉、冒頂等現象，并對下部中段的采礦有極大的不良影響。采用尾砂嗣后充填的空區由于尾砂的強度小，且脫水后不能很好的接頂，所以對解決頂板的壓力沒有很大的作用。目前，主要生產區域已經逐漸面臨由于遺留問題而帶來的困難。

另外，隨著中段下延速度的加快，巖石溫度的升高，發生巖爆的可能性也越來越大[1-2]。

圖1 豎分條塊石膠結充填采礦法

1.2 通風困難且地溫高

深部開采的環境溫度高，主要由于地溫的升高(地溫增溫率為1℃/83 m)。外加熱水、硫化物氧化，機電設備、炸藥爆破熱、人體放熱等原因，井下溫度的增高極大地影響了工人勞動生產率、工人身體健康、和生產安全。

目前，沃溪坑口采用抽出式通風方式，利用明豎井、明斜井進風，污風通過上沃溪主扇、26平輔扇、32平輔扇從東部風井抽出。26平以上通風效果很好，但是26平以下中段通風效果較差，沒能很好的解決溫度高的問題。

2 解決問題的對策

2.1 控制地壓

(1) 加強巷道支護措施。由于深部巖石較松散，穩固性差，所以在深部開拓工程施工時，要加強臨時支護措施，及時封閉圍巖，防止冒頂和風化，控制初期的巷道變形。永久支護必須在圍巖充分卸壓穩定后進行。并且在巷道設計時，要考慮圍巖的變形，適當擴大設計斷面。

(2) 變更巷道支護方式。在沃溪坑口深部，利用單層錨桿配水泥藥卷加固來提高巷道支護強度，由于錨桿長度小，藥卷的錨固長度小，在巷道的破碎區內，無法阻止巷道頂板的破壞。所以要改革巷道的支護方式，建議采用“錨桿+金屬網+噴漿”聯合支護方式。

(3) 解決塊石來源，堅持塊石膠結充填采礦法。塊石膠結充填法在礦山的應用取得了很好的效果。但是由于采場過多，井下廢石不能滿足實際需要，所以造成部分空區未能及時充填。建議從地面建立采石場，將廢石運至井下，再由各個中段運至各個需要充填的作業面。

(4) 加強頂板支護管理。管理人員及技術人員要加強對采場頂板的管理，技術交底清楚，監督有力，督促作業工人在進行充填前對空區的頂板加以錨桿支護。

(5) 巖爆的預防。依據礦體構造、原巖應力分布特征，采用合理的開采順序和采場布置以減少能量貯存[3]；優化采場結構參數以及回采方式，控制能量的釋放：具體措施包括組合應用合理的采場結構參數，小斷面開挖，采用分斷面或分步的回采方式等；支護方式應遵循能量的釋放規律：對于可能發生巖爆的掘進巷道，采用超前支護或松動爆破技術加以防治，對于附近巷道或采場作業擾動引發的巖爆可采用柔性支護措施，使圍巖受控下逐步破壞的同時支撐破壞的巖塊；采用先進的監測技術，建立可靠的監測系統，輔助人工觀察記錄和便攜式監測儀，找出地應力變化規律，以便采取有效的防護措施[4]。

2.2 改善作業環境

(1) 通風排熱。將新鮮風流引入井下，為井下作業人員提供空氣，排除粉塵、有毒有害氣體，這一點對于深井排熱降溫極為重要[5]。可通過以下措施，優化通風系統，增大通風量：減少風阻，防止漏風，加大扇風機能力，以及論證通風系統能力，改善或重新開拓井筒，實現通風、提升多種功能。

(2) 預冷進風風流。采用非制冷措施降低進入工作面的風流溫度。例如讓風流通過一段有噴淋水霧的巷道，使其冷卻，達到降溫降塵的目的。其缺點是增加了風流的濕度，可能導致高濕的作業環境[6]。

(3) 作業面壓風降溫。壓風通風有兩個作用，提供新鮮空氣和壓風膨脹吸熱降溫。對于井下極端作業環境，壓風通風是一種行之有效的通風方法[5]。

(4) 供、排水排熱。供水，即將低溫水由井上向井下流；排水，即將高溫水從井下往井上排。水的比熱較高，供、排水的溫差能很好地排除深部地熱，達到排熱降溫的目的[5]。

(5) 制冷排熱。通常，原巖溫度低于42℃的礦山可考慮單一的通風方案。沃溪坑口42平以下原巖溫度已超過42℃，可見單一的通風方式滿足不了生產安全的要求，必須建立礦井制冷系統。有地面制冷站、井下制冷站兩種系統，應當根據實際條件選取具體方案[5]。

(6) 隔離控制熱源。井下作業環境中的人體、機械、礦石氧化等均可放出熱量，如處理不當會加劇深部熱害。具體的控制方法有：通過噴漿隔離的辦法控制礦石氧化；大型的機電設備盡量安裝在上部中段或讓經過的風流直接進入回風井[5]。

(7) 利用上部廢舊巷道降溫。如夏天地表溫度較高，可以充分利用這些廢舊巷道冷卻進風。

(8) 加強通風管理。安排專業人員對坑口通風網絡進行管理，加強對風門、風墻的監督和檢查。

3 結 論

針對深部采礦可能遇到的地壓、通風兩大問題，提出了若干對策。

地壓對于深井開采的影響日益顯著，需要多種控制措施同時應用才能有效解決問題。鑒于此，在沃溪坑口井下現場，對控制地壓的幾項措施進行了試驗性應用，在維護采場安全方面取得了良好效果。

沃溪坑口現有的通風系統已經成為深部開采的瓶頸，地溫問題突出，單一的通風方式無法解決問題，制冷降溫是今后必然的發展方向。經過通風排熱、作業面壓風降溫、利用廢舊巷道降溫、加強通風管理等對策的實施，整個礦井通風系統有了較大改善。

建議在條件允許的情況下，優化采礦方法，并進行現場試驗，在提高采礦效益的同時，解決地壓與通風問題。

參考文獻：

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[3]文永勝，方顏空，呂力行. 地下金屬礦山災害分析與防治[J].礦業工程，2010，8(2)：47-49.

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