一種井下廢石充填的新方法

段志文

文章編號：2095-6835（2017）10-0069-02

摘 要：在地下礦山開采的過程中，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進行廢石充填和利用豎井提升至地表廢石場排放堆置。但在本中段所有采空區不能滿足其充填需要時，同時利用豎井提升至地表廢石場排放又不現實的條件下，根據實際情況分析，探索研究出一種新思路、新方法來解決井下重要工程所產生的廢石排渣問題。這種井下廢石充填的新方法是指利用一個天井首先實現上下中段廢石的轉運，然后再運輸、充填的一種方法。通過評價、分析發現，與傳統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勢，特別是在以淺眼留礦法為主的地下礦山開采中，該方法的應用效果更明顯。

關鍵詞：廢石充填；采空區；天井；廢石量

中圖分類號：TD823.83 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.069

在礦山建設期和投入生產的前期，井下廢石一般被排至地表廢石場；在礦山生產中、后期，井下廢石一般利用采空區進行充填，可以降低采空區過多對礦區地壓帶來的危害。在地下礦山開采的過程中，對廢石的處理貫穿整個礦山資源開發階段，特別是在廢石量較多的中段，由于采空區充填地點不夠等現象，若要通過豎井提升至其他中段或地表進行處理，就會增加豎井提升壓力，對生產組織造成一定的影響。另外，由于最低生產中段所產生的附產礦石和廢石需要利用豎井提升，若其他中段的廢石同時也需要利用豎井提升，在這種復雜條件下，就很可能造成最低中段無法正常生產，甚至停產的可能。因此，在這種現狀和背景下，根據實際情況分析與研究，探索出一種新思路、新方法來解決廢石充填的問題。

1 井下地質概況及常用廢石充填方法

1.1 井下地質概況

筆者公司的礦山屬于地下開采的百年老礦山，礦區巖石由變質砂巖、板巖和花崗巖組成，呈致密塊狀，屬堅硬脆性巖組，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于變質巖內，中組脈帶部分產于閃長巖內，礦體的主要圍巖為變質砂巖，其次為閃長巖。礦體與圍巖界線清晰，圍巖較堅硬，硬度系數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巖中，圍巖巖性主要為變質石英細砂巖及粉砂巖，其次為粉砂質板巖，局部蝕變成角巖，圍巖硬度系數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（簡稱“小采”）和階段礦房法（簡稱“大采”），大、小采比為80∶20，采礦主要參數見表1.大采形成的采空區主要依靠上部礦石塌落充實，直至地表形成陷落區，小采形成的采礦區主要利用采礦結束前上掘的1～3個充填井進行廢石充填處理。這種利用井下工程產生的廢石對采空區進行回填的方法即為筆者公司井下幾十年來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，筆者公司常用的廢石充填方法僅局限于本中段內所產生的廢石處理，當時基本沒有廢石充填地點。傳統的思路就是利用豎井提升至地表廢石場排放，但是這樣做對公司的生產影響非常大。也就是說，公司不具備這樣做的條件。在這樣一種背景下，公司召開專題會議多次研討，先后提出來的思路大致有2條，即利用采空區進行廢石轉運和利用天井進行廢石轉運。無論是利用采空區轉運，還是利用天井轉運，最終形成了首先應通過轉運，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

當時，該中段某一重點工程每天產生的廢石量約160 t，為了確保不影響工程施工進度，這160 t的廢石必須當天處理完。運輸廢石是利用架線機車一次性牽引10個0.75 m3礦車，每次約運輸10 t廢石，要完成160 t廢石的運輸，就需要來回16次。采空區和天井一次性可儲存的廢石量見表2.

根據表2分析，若利用采空區轉運，每個采空區可滿足約20 d的廢石量臨時儲存，在20 d之前必須在下一個中段轉運。轉運廢石每班的臺效一般為60～80 t/臺，要轉運完這臨時儲存的廢石量，一個班組最快需要約40個班次，即40 d。在轉運的同時廢石也一直在倒入，2個班的轉運量約為1天倒入的廢石量，即廢石倒入量約為轉運量的2倍。通過理論計算分析，為確保不影響廢石倒入采空區臨時充填，廢石轉運工作應在采空區剩余一半空間之前進行，即廢石倒入采空區第10天之前應在下部中段安排臺班轉運廢石。當然，由于外界因素的不確定性，越早安排越好。若利用天井轉運，每個天井的空間只滿足約2 d的廢石量臨時儲存，而廢石倒入量約為轉運量的2倍。通過理論計算分析，為確保不影響廢石倒入天井臨時充填，在天井空間剩余一半之前，每天應安排2個班組進行廢石轉運。

但是由于采場采空區的暴露面積較大，經常會出現倒幫現象，在廢石充填轉運過程中干擾因素較多，甚至出現卡斗、卡礦現象，造成轉運很難進行。而天井的暴露面積較小，相當于一個小型溜礦井，不易出現這些問題。經過綜合考慮、分析和研究，最終選擇“先利用天井轉運廢石，然后再充填”的新方法。

3 結論

采用“先利用天井轉運廢石，然后再充填”的新方法，運行了近半年的時間，解決了當時廢石量大、難處理的問題。如果不考慮當時的特殊情況，在正常的客觀條件下分析和評價，該方法與利用豎井來提升廢石相比具有以下優點：①地表排放廢石受天氣影響大，且廢石道必須經常跟進；而新方法不受天氣影響，只需做好充填地點準備即可。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行時間，增加提升成本，影響生產；新方法基本不影響生產。④該廢石充填新方法是筆者公司井下第一次運用，具有一定的創新性，且效率相對較高。但是該新方法同樣具有一定的局限性，因為隨著廢石充填的不斷進行，井下采空區會越來越少。該方法只能解決一段時期的問題，并不能解決井下廢石處理的長期性問題。而地表廢石場可以彌補新方法的不足。

參考文獻

[1]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業出版社，1986.

[2]《新編礦山采礦設計手冊》編寫委員會.新編礦山采礦設計手冊（礦床開采卷）[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007.

〔編輯：劉曉芳〕