尾砂膠結充填在某金屬礦采空區處理中的應用

張 健，肖 強

（中陜核工業集團二一一大隊有限公司，陜西 西安 710024）

1 研究礦區地質

（1）底層。所研究礦區的底層發育不全，其主要是中、新生代底層和中元古代狼山群以及缺失古生代底層。狼山群三個巖組之中的第二個巖組是礦區的主要含礦控礦巖組，這一巖組之中賦存有礦區工業礦體[1]。

（2）構造。該礦區的構造相對復雜，總體構造的走向為NE-SW，在受到相應的力的作用之后構造多次發生變動，由此造成狼山群呈現出一種疊加變形的狀況。

（3）斷裂構造。經過觀察發現礦區共有75條大小不等的斷裂，除了F1和F5這兩條屬于區域性的邊界斷層之外其它的斷層都分布在礦區的南東方向。

（4）礦體概述。研究礦體處于礦區二巖組的第四巖段底部位置，礦體的形態相對比較簡單，在礦體8到32線間的發育情況相對較好，其呈現為單層狀的特性。

2 采空區情況

該采空區在水平面上的空區形狀呈現為不規則的特點，其分布范圍也相對較廣。在垂直面上的空區呈現出交錯與重疊等不同的特征，如果在這一采礦現狀之上對950米中段和900米中段位置進行連續踩空作業的話其上盤和頂板暴露面積以及空區的體積都會如下面之中的表現：

表1

考慮到該空區的規模較大，這就必須有合理的處理方案作為依據，并且要預留礦柱來對上盤圍巖進行支撐，同時還要保證空區的處理具有及時性。在對該礦進行開采的過程中選用分段鑿巖階段空場法以及淺孔留礦法兩種方法實施采礦。

3 采空區處理技術綜述

當前世界范圍內對采空區進行處理的主要方法包括封閉法、崩落法和支撐加固法以及充填法這四種方法。

（1）崩落法。應用這種方法主要是對強制崩落圍巖的方式加以利用，將崩落的圍巖充填到采空區域之中，并且利用在采空區中形成的緩沖廢石來對墊層進行保護，通過這樣來避免在空區位置中突然冒落出較多的圍巖。

（2）支撐法。應用該方法主要是對臨時性或者永久的礦柱加以利用，通過礦柱來對采空區的頂板給予支撐，通過這樣可以有效的防止圍巖冒落情況發生，該處理方法具有簡單高效的特點。

（3）封閉和隔離的方法。該方法主要是通過對隔離層的隔離和支護功能加以利用，使圍巖的穩定性得到有效提高的同時緩解生產中段的應力，并且還能夠將上中段和生產中段的松散巖石能夠被有效的隔離開，通過這樣可以減少巖石的損失和貧化的概率。

（4）充填法。該方法是通過對填充料加以利用來對采空區的頂板和圍巖起到支撐的作用，通過這樣來使圍巖的穩定性能夠得到有效的保證，進而來使空區上覆巖層和地表的移動情況得以減少，通過上述的過程可以使采礦過程中的安全性得到有效的保證。

4 采空區方案處理方法選擇

通過對上文中的描述內容以及該采礦區的實際情況進行分析，并且結合礦山所擁有的設備水平，選用尾砂膠結充填的方法對采空區進行處理，礦區之內擁有大量的選礦尾砂，這就為井下的充填提供了條件。

（1）地表充填制備站。地表充填制備站的組成包括水泥倉、臥式砂倉和儀表控制以及制漿攪拌等幾個部分，該制備站如下圖之中所示：

圖1

（2）井下充填管路。井下充填系統的組成包括充填平巷、天井和充填鉆孔以及充填使用的管道。充填鉆孔的直徑為15.9厘米，孔的深度為134米，在各個中段采用直徑為11厘米的增強塑料管和充填平巷的4寸無縫鋼管進行連接，采用管道自流的方式對充填料漿進行輸送。

（3）充填倍線。在992米-950米以及944米-900米的水平空區進行填充的過程中各個水平最大填充倍線如下圖之中所示：

表2

由此圖發現在對992米-950米和944米-900米水平最遠空區進行充填的過程中充填倍線的最大值分別為2.66和3.07，所有的數值都比“5”這個最大允許充填倍線的數值藥效，所以在這一點可以確定該方案滿足對該采空區充填的要求。

5 結語

在對地下礦床進行開采的過程中必然會出現一定范圍的采空區，這些采空區的出現會使巖體原油的應力平衡效果遭到不同城的破壞，由此而造成的便是空區周圍的一些巖體的圍巖應力出現不同程度的變化，在對新的平衡進行構建的過程中出現重新分布的情況。需要結合不同的造成圍巖應力發生變化的原因來選擇有效的空去處理方法，通過這樣適當的降低空區圍巖移動過程中所造成的危害。應用尾砂膠結充填方法對采空區進行處理的過程中可以實現對礦柱的安全回收以及提高礦山的經濟效益，并且有助于資源回收率的提高，并且也能夠使礦山生產過程中的安全性得到一定的提高。