凡口礦頂底柱安全回采原因分析及改進措施

陳永富

(中金嶺南公司凡口鉛鋅礦，廣東韶關 512325)

?

凡口礦頂底柱安全回采原因分析及改進措施

陳永富

(中金嶺南公司凡口鉛鋅礦，廣東韶關 512325)

本文通過分析凡口鉛鋅礦頂底柱回采安全難度大的原因，根據其原因提出一些改進措施。在回采底柱上部拉底采場時加強改進，同時在回采頂底柱時跟進安全措施，從而確保安全回采頂底柱。

頂底柱； 回采； 原因； 分析； 措施

1 頂底柱回采現狀

凡口鉛鋅礦從1968年投產到現在經過43年的開采，在-240 m以上中段留下了大量頂底柱，這些頂底柱礦石品位高、礦石總量較大，對補充礦山日益枯竭的資源、增加礦山的經濟效益、提高礦山資源的利用率、延續礦山開采年限方面有著不可替代的作用。但頂底柱礦石作為滯后開采部分，地質條件復雜，特別是受到周圍環境的影響，部分地質條件已經發生了較大變化，同時其周邊工程復雜，回采條件受到較大限制，不可確定因素較多，增大了頂底柱的安全回采難度。

2 回采難度大原因分析

2.1 賦存條件

頂底柱產生即存在原因就是為了能多中段同時開采，增加采場回采個數，增加礦山開采礦石量。上部采場拉底回采完后，即破壞了礦石的受力結構及整體穩定性，受爆破影響，礦石穩固性及礦石本身的整體粘性降低，同時頂底柱回采在拉底充填體下作業，這些條件都加大了頂底柱回采的安全難度。

2.2 技術條件

2.2.1 金星嶺部分底柱采場，底柱劃分時兩幫控制線與拉底層采場兩幫控制線一致，而不像獅嶺底柱采場頂板對應兩拉底采場，前者頂板拉底充填體僅受充填體膨脹張力產生的摩擦力作用。同時，上部兩拉底采場本身除這種摩擦力外，兩者無任何骨架相連，這種結構易導致充填體整體冒落；而后者除兩者間有摩擦力外，每個拉底采場均有一部分為礦石或結頂充填體支撐，只要其充填體的強度大于其抗剪強度，則充填體不會整體下沉導致冒落。

2.2.2 兩拉底層交界處，因為間柱在拉底時為避免破壞礦房拉底層充填體，靠充填體的底板礦石打眼時沒有到位，容易形成一隨采場走向的、厚度及高度均約0.3-0.4 m的殘礦柱，這種殘礦柱沒有足夠破碎，難以與拉底層充填體形成類似混凝土的結構，同時其所受的約束力也僅有兩旁充填體的張力，強度較差，在揭露后，這種三角狀殘礦在受到爆破震動后，極易冒落，同時破壞了整個充填體的受力平衡，由此導致了充填體的一部分破壞。

2.2.3 -240 m以上中段底柱很大部分為FDQ底柱或者是留礦法底柱，這兩類底柱的相同之處是大部分均在礦石里擴漏，同時因為礦石安息角或人為原因，導致漏斗內遺留了大量殘礦，特別是留礦法更加明顯。這種留礦法殘礦因出礦后無法進入測圖，故殘礦的厚度也無從知曉。Sh-240mN4-5#FDQ底柱在回采完一分層底柱后，頂板還留有大量殘礦，主要集中在漏斗范圍，回采非常被動；同時FDQ采場及留礦法采場出礦后，因為安全因素影響，一者無法鋪設地網等底部結構，充填質量較差，二者無法準確測圖，資料不是很詳細，更增大了回收殘礦的難度。

2.2.4 回采完礦房底柱后，必須對其結頂充填，但是因為沒有充填天井，同時充填體脫水時充填料下沉等影響，無法對礦房底柱結頂，在回采間柱底柱時，上部拉底層充填體全部懸空，沒有支撐點，對回采帶來極大的安全隱患。Shd-120m頂10#底柱回采時，南幫頂27#③底柱沒有完全結頂，造成頂板大面積懸空發生充填體冒落。

2.2.5 凡口礦底柱實體厚度約6.0 m～8.0 m，采場破頂后底柱一般分為兩層回采。2009～2010年這段時期礦里曾要求底柱實行掘進式回采，高度3.0 m～4.0 m，寬度4.0 m左右，即最后一分層采取分條分段回采、結頂的方法回采。但因為功效低目前只有安全回采難度極大的底柱采場方采用此方法回采，如Shd-120m頂6-7#底柱最后一分層采用掘進式回采，一般情況下基本上還是采用上向分層充填法回采。第一層壓頂后至少預留3.0 m待第二層破頂回采。在回采底柱第二層時，特別是分段后退式回采時，若底柱周邊沒有穿脈，對回采第二段以后的礦石時，通風條件受到極大的限制，例如Shd-80m頂9#底柱回采時，西頭靠近無軌巷，東頭通回風巷，因為安全原因后退式回采，第一段出礦后，若不留通道通回風巷則炮煙返出主巷，影響范圍較廣，但同時考慮到充填隊無法在結構很破碎的充填體下立通風巷，空場驗收時決定充填結頂后回采西頭，等回采西頭時造成通風困難最后只有裝風機輔助通風。

2.3 安全、管理方面原因

2.3.1 拉底層在拉底過程中，受作業班組的技能熟練程度的影響，拉底層凹凸不平，特別是有較大上坡或降坡的采場，這種情況更加嚴重。測量人員若沒有實測則嚴重影響了資料的準確度，對底柱破頂回采造成嚴重的后果；或找邊高度不夠造成補償空間太低，無法正常壓頂；或者預留安全破頂厚度不夠，造成邊邦的摩擦力不夠，容易發生冒落。Shd-200m頂12#底柱資料提供采后空高6.0米，預留3.0 m的補償空間，但實際壓頂回采時，補償空間堵死后仍未揭露拉底層充填體，最后采用邊鏟邊壓頂邊跟進安全處理、水泥錨桿護頂的方式進行回采，采后空高8.0 m，與提供標高資料相差2.0 m。

2.3.2 拉底層因為管理或安全原因清場不干凈，局部留有礦石、廢石容易造成殘礦、碴，這種情況在底柱開口壓頂過程中容易造成一種假象，打鉆裝藥時將炸藥裝到殘礦、碴中，導致殘礦、碴雖然被爆下，但卻容易破壞充填體，破壞了原有的應力平衡狀態，人為造成一個應力點集中，致使該處充填體極易冒落。Sh-240mN6#底柱資料與實際相差約0.5 m，預留破頂厚度不夠，且由于拉底層清場不干凈殘礦、碴較多，在西頭開口壓頂時，因為這種殘礦、碴影響破壞了充填體，致使采場充填體局部冒落，既造成了貧化，也對安全回采帶來了風險。

2.3.3 拉底采場在墊坡過程中，個別工區、隊為圖方便，沒有將墊坡的渣或者礦石清理干凈即進行充填，底柱回采時，揭露該墊坡后，人為造成一個破碎帶，這不僅是一個安全隱患，同時為此進行的安全處理工作，諸如鐵絲網錨護等，無疑也增加了采礦成本。Shd-200m一分段回采頂4#試驗底柱時，因Shd-200m頂4-5#試驗采場二分段回采時超采嚴重，已基本上將4#試驗采場采完。揭露Shd-200m頂4-5#試驗采場上坡墊渣后，該墊渣被揭露后冒落混入礦石中，造成貧化，且冒落嚴重。最后礦石未完全鏟完后即交付充填。等等。

3 安全回采頂底柱改進措施

根據本人長期管理回采頂底柱的經驗提出一些改進措施如下：

3.1 對于FDQ采場將在礦石中擴漏改為先回采二分層2首層共6.0 m膠結充填后，構筑人工假底(見圖1)。3.2 對充填結頂問題凡口礦一般拉底層鋪設地網，第二層立脫水井，為方便充填結頂礦房底柱，在拉底層充填時，預留一較小的充填井，規格：1.0 m(寬)×1.0 m(高)，但為保證底部結構的穩定，需要在充填小井旁加密底部結構的內筋網度，第二層立脫水井時，按脫水井通道規格將充填小井延伸至進路，在充填結頂時，可以沿此通道接管通過充填小井結頂充填(見圖2)。

圖1 人工假底示意圖

圖2 充填小井示意圖

3.3 拉底層在鋪設地網時，離底板約20 mm高度拉鋼絲繩，這種鋼絲繩的主要作用也就是在充填時固定竹架，在回采過程中，鋼絲繩下方的充填體容易斷層而冒落，而在鋼絲繩交接處加多一條水泥錨桿，既可以作為充填體內筋，同時只要這種水泥錨桿的網度足夠的話，則可以保證鋼絲繩下方的充填體不致因為脫層而冒落，造成貧化。這種水泥錨桿就單從價格方面講，遠低于空心錨桿，同時其力學性能與空心錨桿無異。

3.4 頂底柱回采環境均在充填體下，所以充填體質量的好壞直接影響到頂底柱的回采，凡口礦在鋪設地網時，主體是竹架，同時每捆竹架中加多一條空心錨桿，主要是為了加強充填體的整體強度，同時作為類似混凝土的主筋，主要承受拉力，所以不論從經濟方面還是從充填體的結構方面，廢舊鋼管的優越性都大于空心錨桿，為加強充填體的整體抗拉強度，可以選用廢舊鐵管代替空心錨桿。

3.5 為解決底柱分段回采通風問題，避免充填隊作業人員為留通風聯道在充填體下長時間作業問題，可采用鐵風筒或類似鐵風筒，有一定強度不致被充填料漿的壓力壓壞的預制構件，在首段第二層充填至一定高度時，預埋充填體中作為通風通道。目前在Shd-80m頂10#等底柱回采時已應用。

3.6 設計時盡量采用無底柱采礦方法回采，減少頂底柱的數量。

4 結語

隨著礦山開采已延伸至深部，會產生更多的頂底柱，為降低頂底柱開采的安全難度，避免重復上部中段頂底柱的不足，希望本文能對安全回采頂底柱有一定的借鑒作用。

[1] 凡口鉛鋅礦頂底柱采場掘進式分條回采技術規范(試行)·2009.2.23.

On the Reason for Cap Pillar and Sill Pillar Safty Recovery of Fankou Lead-zinc Mine & Improvement Measures

CHEN Yongfu

(Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Company LimitedFankou Lead-zinc Mine, Shaoguan,Guangdong 512325)

Through analyzing the reason for great safety difficulty of Fankou lead-zinc mine cap pillar and sill pillar recovery, this article puts forward some improvement measures. Such as strengthening and improving when recovery sill pillar upside undercutting stope. Meanwhile, following up safety precautions when recoverying the cap pillar and sill pillar. Thereby ensuring the safety of recovery the cap pillar and sill pillar.

Cap Pillar and Sill Pillar; Recovery; Reason; Analysis; Measure

陳永富(1970-)，男，湖南湘鄉人，采礦助理工程師，從事礦山采礦技術管理工作。

TD80

A

1671-3818(2016)03-0004-03