一種井下廢石充填的新方法

段志文

文章編號(hào)：2095-6835（2017）10-0069-02

摘 要：在地下礦山開采的過(guò)程中，因某一中段需要做一些特殊工程或需要開采礦中礦，在其施工階段必然產(chǎn)生大量的廢石需要處理。一般處理方法是在本中段利用采空區(qū)進(jìn)行廢石充填和利用豎井提升至地表廢石場(chǎng)排放堆置。但在本中段所有采空區(qū)不能滿足其充填需要時(shí)，同時(shí)利用豎井提升至地表廢石場(chǎng)排放又不現(xiàn)實(shí)的條件下，根據(jù)實(shí)際情況分析，探索研究出一種新思路、新方法來(lái)解決井下重要工程所產(chǎn)生的廢石排渣問(wèn)題。這種井下廢石充填的新方法是指利用一個(gè)天井首先實(shí)現(xiàn)上下中段廢石的轉(zhuǎn)運(yùn)，然后再運(yùn)輸、充填的一種方法。通過(guò)評(píng)價(jià)、分析發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的廢石充填方法相比，這種井下廢石充填新方法具有許多優(yōu)勢(shì)，特別是在以淺眼留礦法為主的地下礦山開采中，該方法的應(yīng)用效果更明顯。

關(guān)鍵詞：廢石充填；采空區(qū)；天井；廢石量

中圖分類號(hào)：TD823.83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.069

在礦山建設(shè)期和投入生產(chǎn)的前期，井下廢石一般被排至地表廢石場(chǎng)；在礦山生產(chǎn)中、后期，井下廢石一般利用采空區(qū)進(jìn)行充填，可以降低采空區(qū)過(guò)多對(duì)礦區(qū)地壓帶來(lái)的危害。在地下礦山開采的過(guò)程中，對(duì)廢石的處理貫穿整個(gè)礦山資源開發(fā)階段，特別是在廢石量較多的中段，由于采空區(qū)充填地點(diǎn)不夠等現(xiàn)象，若要通過(guò)豎井提升至其他中段或地表進(jìn)行處理，就會(huì)增加豎井提升壓力，對(duì)生產(chǎn)組織造成一定的影響。另外，由于最低生產(chǎn)中段所產(chǎn)生的附產(chǎn)礦石和廢石需要利用豎井提升，若其他中段的廢石同時(shí)也需要利用豎井提升，在這種復(fù)雜條件下，就很可能造成最低中段無(wú)法正常生產(chǎn)，甚至停產(chǎn)的可能。因此，在這種現(xiàn)狀和背景下，根據(jù)實(shí)際情況分析與研究，探索出一種新思路、新方法來(lái)解決廢石充填的問(wèn)題。

1 井下地質(zhì)概況及常用廢石充填方法

1.1 井下地質(zhì)概況

筆者公司的礦山屬于地下開采的百年老礦山，礦區(qū)巖石由變質(zhì)砂巖、板巖和花崗巖組成，呈致密塊狀，屬堅(jiān)硬脆性巖組，具有較大的承載能力。其中，石英脈型鎢礦床由于含石英脈絕大部分產(chǎn)于變質(zhì)巖內(nèi)，中組脈帶部分產(chǎn)于閃長(zhǎng)巖內(nèi)，礦體的主要圍巖為變質(zhì)砂巖，其次為閃長(zhǎng)巖。礦體與圍巖界線清晰，圍巖較堅(jiān)硬，硬度系數(shù)f=8～12.花崗巖型鉭鈮鎢礦床礦體賦存于寒武系上組淺變質(zhì)巖中，圍巖巖性主要為變質(zhì)石英細(xì)砂巖及粉砂巖，其次為粉砂質(zhì)板巖，局部蝕變成角巖，圍巖硬度系數(shù)f=6～15.

1.2 常用廢石充填方法

筆者公司井下采礦方法主要為淺眼留礦法（簡(jiǎn)稱“小采”）和階段礦房法（簡(jiǎn)稱“大采”），大、小采比為80∶20，采礦主要參數(shù)見表1.大采形成的采空區(qū)主要依靠上部礦石塌落充實(shí)，直至地表形成陷落區(qū)，小采形成的采礦區(qū)主要利用采礦結(jié)束前上掘的1～3個(gè)充填井進(jìn)行廢石充填處理。這種利用井下工程產(chǎn)生的廢石對(duì)采空區(qū)進(jìn)行回填的方法即為筆者公司井下幾十年來(lái)常用的廢石充填方法。這種廢石充填方法僅局限于本中段內(nèi)可用。

2 井下廢石充填新方法研究

2.1 廢石充填新方法思路

幾十年來(lái)，筆者公司常用的廢石充填方法僅局限于本中段內(nèi)所產(chǎn)生的廢石處理，當(dāng)時(shí)基本沒有廢石充填地點(diǎn)。傳統(tǒng)的思路就是利用豎井提升至地表廢石場(chǎng)排放，但是這樣做對(duì)公司的生產(chǎn)影響非常大。也就是說(shuō)，公司不具備這樣做的條件。在這樣一種背景下，公司召開專題會(huì)議多次研討，先后提出來(lái)的思路大致有2條，即利用采空區(qū)進(jìn)行廢石轉(zhuǎn)運(yùn)和利用天井進(jìn)行廢石轉(zhuǎn)運(yùn)。無(wú)論是利用采空區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)，還是利用天井轉(zhuǎn)運(yùn)，最終形成了首先應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)，然后再考慮充填的基本思路。這為我們尋找廢石充填新方法指引了正確的方向。

2.2 廢石充填新方法研究

當(dāng)時(shí)，該中段某一重點(diǎn)工程每天產(chǎn)生的廢石量約160 t，為了確保不影響工程施工進(jìn)度，這160 t的廢石必須當(dāng)天處理完。運(yùn)輸廢石是利用架線機(jī)車一次性牽引10個(gè)0.75 m3礦車，每次約運(yùn)輸10 t廢石，要完成160 t廢石的運(yùn)輸，就需要來(lái)回16次。采空區(qū)和天井一次性可儲(chǔ)存的廢石量見表2.

根據(jù)表2分析，若利用采空區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)，每個(gè)采空區(qū)可滿足約20 d的廢石量臨時(shí)儲(chǔ)存，在20 d之前必須在下一個(gè)中段轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)廢石每班的臺(tái)效一般為60～80 t/臺(tái)，要轉(zhuǎn)運(yùn)完這臨時(shí)儲(chǔ)存的廢石量，一個(gè)班組最快需要約40個(gè)班次，即40 d。在轉(zhuǎn)運(yùn)的同時(shí)廢石也一直在倒入，2個(gè)班的轉(zhuǎn)運(yùn)量約為1天倒入的廢石量，即廢石倒入量約為轉(zhuǎn)運(yùn)量的2倍。通過(guò)理論計(jì)算分析，為確保不影響廢石倒入采空區(qū)臨時(shí)充填，廢石轉(zhuǎn)運(yùn)工作應(yīng)在采空區(qū)剩余一半空間之前進(jìn)行，即廢石倒入采空區(qū)第10天之前應(yīng)在下部中段安排臺(tái)班轉(zhuǎn)運(yùn)廢石。當(dāng)然，由于外界因素的不確定性，越早安排越好。若利用天井轉(zhuǎn)運(yùn)，每個(gè)天井的空間只滿足約2 d的廢石量臨時(shí)儲(chǔ)存，而廢石倒入量約為轉(zhuǎn)運(yùn)量的2倍。通過(guò)理論計(jì)算分析，為確保不影響廢石倒入天井臨時(shí)充填，在天井空間剩余一半之前，每天應(yīng)安排2個(gè)班組進(jìn)行廢石轉(zhuǎn)運(yùn)。

但是由于采場(chǎng)采空區(qū)的暴露面積較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)倒幫現(xiàn)象，在廢石充填轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中干擾因素較多，甚至出現(xiàn)卡斗、卡礦現(xiàn)象，造成轉(zhuǎn)運(yùn)很難進(jìn)行。而天井的暴露面積較小，相當(dāng)于一個(gè)小型溜礦井，不易出現(xiàn)這些問(wèn)題。經(jīng)過(guò)綜合考慮、分析和研究，最終選擇“先利用天井轉(zhuǎn)運(yùn)廢石，然后再充填”的新方法。

3 結(jié)論

采用“先利用天井轉(zhuǎn)運(yùn)廢石，然后再充填”的新方法，運(yùn)行了近半年的時(shí)間，解決了當(dāng)時(shí)廢石量大、難處理的問(wèn)題。如果不考慮當(dāng)時(shí)的特殊情況，在正常的客觀條件下分析和評(píng)價(jià)，該方法與利用豎井來(lái)提升廢石相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：①地表排放廢石受天氣影響大，且廢石道必須經(jīng)常跟進(jìn)；而新方法不受天氣影響，只需做好充填地點(diǎn)準(zhǔn)備即可。②利用豎井提升廢石所需定員更多，用工成本高；新方法定員少，用工成本低。③利用豎井提升廢石需占用井筒正常運(yùn)行時(shí)間，增加提升成本，影響生產(chǎn)；新方法基本不影響生產(chǎn)。④該廢石充填新方法是筆者公司井下第一次運(yùn)用，具有一定的創(chuàng)新性，且效率相對(duì)較高。但是該新方法同樣具有一定的局限性，因?yàn)殡S著廢石充填的不斷進(jìn)行，井下采空區(qū)會(huì)越來(lái)越少。該方法只能解決一段時(shí)期的問(wèn)題，并不能解決井下廢石處理的長(zhǎng)期性問(wèn)題。而地表廢石場(chǎng)可以彌補(bǔ)新方法的不足。

參考文獻(xiàn)

[1]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1986.

[2]《新編礦山采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫委員會(huì).新編礦山采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)（礦床開采卷）[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2007.

〔編輯：劉曉芳〕