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难采矿体开采技术 第六图书馆 保安矿柱 难采矿体 开采技术长沙矿山研究院季刊杨立根不详1992第六图书馆 第六图书馆 I 圭 沙 山研 究稿 季 刊 策1 2 卷 参考文献 I 包车 曙 ． 长锚 索 顶控 顶充 填 采 矿压 试验 研览 ． 长沙 山研 究 院 季刊 ， 1 9 8 5 j I 2 王建字 ． 地下工程喷铕支护原理与设计． 北京 中国铁道出版社 ，1 9 8 0 3 于学馥 ． 地下 工 程 围岩稳 定性 分析 ． 北京 堞 嵌 工 业出版 社 ， 1 9 8 3 4 R ．S c a c h． e t a 1 ．Ro k B o ] rin g A P r a c t l c a l Ha n d b o o k P e r g a mO D P r e s s ．E nB 1 a n d ，1 9 7 9 5 钺 鸣高 等 ． 矿 I 压 力及 其 控制 ． 北 柬 炉炭 r 出版 社 ， 1 9 8 4 EX PERI M EN _ r A ND RESEA RCH ON SECO NDA RY REC0VERY OF FI LL Bao D o n gs h u Chan g s h a I n s t i t ut e o f M ni ng Re s e a r c h ABS TRA CT For t h e f i t s t t i me i n Chi i l a， t h e o p e n- s t o pe s l i ci n g an d c e me nt e d t a i 1 i n g s f i l l i ng we r e u s e d t o e xc a va t e t he p r e yi o u v f i l l f or or e r e c o ve r y i n ol d s t o pe ． Pr a c t i c e ma ni f e s t e d t ha t wh e n m i ni n g f l a t l y i n c 】 i ne d m d t hi ck or e b o dy of f i l l s t ri ng e r l o d e t yp e w i t h r o of b e i ng s u b s i d e n e e d and co l l a p s e d i t wa s n o t o nl y t e c hni c a l l y f e a s i b l e and o p e r a t i ona l l y s af e， gi vi n g hi gh e r e c on omi c p r of i t ． W i t h Xi an g xi Go l d Mi n e a s on e x amp l e ， t hi s a r t i c l e mai n l y d e s c r i b e s t h e m i ni n g t hc hn ol o g y， r o o f - c ont r o l a nd s af e t y morti t or i n g． KEY W ORDS Se c on da r y r e co v e r y ． Roo f Cont r o1 。 Ce mo nt e d f i l 1 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 ] 2 卷 i 992年 增1 I l 2门 K I l I 即 f 究 院 暑刊 Qu a r l c r l y of CI M R Vo 1 ． 1 2 Su p p． D e c． 1 0 9 2 g 7， 难 采 矿 体 开 采 技 术 杨立根 长沙矿 山研 究院 弓 摘要近十 芷来 ．我 统在 地下采 方法 研 究方 面 ．主 攻难 采矿 体开 采技 术 ，取 得 了 丰 硕成果。 本文简要介绍了救不稳田矿岩条件下的回采技术 ，不稳固矿体高效采矿方法．保 安矿杆回采，火医开采技术，特殊条件下的回采技术等五个方面的实例。 ． ． 关 t 词不 稳 固 矿 体堡 耋 ． 火 区 开 甓 ． 兰 至 里 ．堡 ．彳 牟 美士 ’ 难采矿体是相 对而 言， 它包括 两个方 面的含义。首先 是矿体本身地质及开 采技术条件 极 其复杂， 也就是埋藏条件决定了开采难度}另一方面是受到科学技术发展水平的限制而不能 顺利开采。对于这一部分矿体，在现阶段用一般通用的采矿方法和回采工艺进行开采时，作 业条件恶劣、生产极不安全、技术经济指标差，甚至暂时无法开采。目前，工程地质和水文 地质 条件极其 复杂或矿岩破碎极不稳 固矿体 开采、 “ 三下 ”矿体开采 、矿柱 开采 、高温灾 区 开采 、深部或 高地 应力岩爆地 区开采和 二次回采等 均属 于难采矿体开 采。 长期 以来，我 院在 难采矿体采矿方 法方 面进行 了大量 研究工作。 早 在 6 0年 代，杆柱房 柱法的研究成功，解决了顶板不稳固的缓倾斜薄矿体开采问题}铜宫山火区开采技术研究也 取得 了重大 成 果。 特别 是近 十余年来， 我院 以难采矿体 的采矿方法研 究作 为主攻方向，在研 究中g f 进现代科学技术，使地下采矿的技术水平大大提高了一步。随着当代科学 技 术 的 发 展，岩石力学理论、计算机及计算技术、充填采矿技术、大型无轨采矿设备、VC R法 等 高 高效率采矿方法、喷锚支护及长锚索控顶技术、 井下防火灭火技术、 地压及现场安全监溯技术 等方面都有突飞猛进的发展。这就为解决难采矿体开采问题提供了理论依据和应用技术。因 而，我院在难采矿体的开采技术研究方面取得了丰硕的科研成果，为一个个难采矿体的开采 找到 了技术上可行，经济上合理，安全高效的采矿方法。下面仅就我院在极不稳固矿岩条件 的回采技术、不稳固矿体高效率采矿方法、保安矿柱回采、火区开采技术和特殊条件下回果 技术等五个方面的科研情况作一综合报导。 1 极不稳固矿岩条件的回采技术 1 ． 1 招远金矿下 向分屡进路 回采胶结充填 采矿 法 1 ． 1 ． 1 地质曩开采技术条件 该矿 灵山五 号脉为一个 向北东方向侧伏 的扁豆体，赋存 于二号断裂带 中。矿 体 走 向 长 1 6 5 13l ，倾向延深 1 0 0 1 4 0 13 l ，矿体在延深及延长方向均有膨胀收缩和分受复古现象 矿石 ★本 文系 根据 相应 成果 鉴定 报告 整理 的 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 【 毛 沙矿 山研 究院 季 刊 和 上盘 围岩 主要 为花 岗质碎裂岩 、麋 凌岩， 岩石 破碎，节理发育，不稳 固，极易冒落 。矿体 延深至拉格庄河床下面， 地表不允许 冒落 。1 9 0 3西试验采 场 位 于 五 号 脉 一1 9 0 m 水 F至 一 1 5 0m 水平 6 ． 7 5 ’至 7 勘探 线之间，长 1 612 1 、高 4 0m，矿 体 平 均 厚 度 1 4 ． 5m，倾 角 5 9 ． 5 。 ， 矿量 2 5 8 5 6 t ， 平均品位 2 2 ． 6 6 g ／ t ，在 矿体 靠 上盘部位有 一条较稳定 的富矿带，厚度 3 ． 0 I D ． 左右， 品位 达 5 0 g ／ t ． 该采场上部为 留矿 法开采 的采空 区，东部1 9 0 3采场 已用水平 分层 尾矿充填法采完 ， 西 邻1 9 0 4 采场 ． 矿体靠上盘 部位用上向水平分层胶结充填 法回 罘 至 一1 4 6 m 标高，而矿体靠卞盘部位残留未采，开采技术条件复杂，难度比较大。五号脉原采用留矿法 和水平分层充填 法开 采， 生产实践表 明，存 在两个难 以解决 的问题 一是矿石损 失率 帮贫 化 率高达 3 0 左右 }二 是作业不 安全 ，难以维持正常生 产。 1 ． 1 ． 2采矿 方 法 置凰 来 工 艺 根据 1 9 0 3西 采 场 的开采 技术条件，选用下向分层进路 式回采胶 结充填法 图 I 。 采协 工程包括脉外天 井 、溜矿 井、分层 横巷 、充填 井 、充填 横巷 ，回风横巷等 。为了保证 安全， 上下 分层 横巷 错开 一半 布置 。由于试验采场 的上部为 未充填的采空 区， 必须留 有顶 柱 。回采工作 自上而下进行， 各分层沿走 向布置 回采进路， 且相邻 分层 回采进 路 错 开 布 置，每条进路又从分层横巷向 侧翼推进 。 分层 高度 第 1、 Ⅱ分 层 为 2 ； - 2 m，第兰层 以下 均 为 2 ． 7 r il 1 ．回采进 路 宽 度 2 ． 5 ～ 4 ． 0m，个别 进 路 局 部 超 过 4 ． Om 时， 将余量 留待 最后 扩 帮果 出，避免 因进 路 宽 度 过 大 ，空顶 时间过长 而 发 生 冒 顶 考 虑到矿体靠 上盘 处为富 矿 带， 矿石 破碎， 极不稳 固， 所 以， 靠上盘的回呆进路宽 度 _ 口印0 一 ， ￡。， ， ， ， 图 l 下 向分屡胶结 充填采矿方 法 l 一脉 外天 井 』 、 行 格2 一 分层 平巷 出矿 电耙3 ～ 脉 外天 井 通 风格 二 | 胬矿井5 一进 路 出矿 电耙 6 一 分层 平 巷7 ～ 回 采 过 路8 一 顺 路 回风井0 一 回风平 巷1 0 一 护顶 锚 秆1 1 一 1 2 一 运输 平苎1 一 主 充 填平 巷1 d 一 充填 天 井 j 一 裴 ’ 道l 6 一充 填 横 苍l 一 充 壤 电耗1 8 一 充 填小井 控 制在 2 ． 5 ～3 ． 0 m，并首先 回采。每 分层 的回采顺 序是 先呆单号进 路，罘 完充填 ，充 填 养 护三天 后再采双号进路，采完后 与 分 层 横巷 一起 充填，充填体养 护五 天后 即可 转采 下一 分 层 。为 了保 证充 填接顶，选取 回采进路的 坡 度 为 8 。 ．简易充填系 统 由地面制备站 、下料钻 孔和 井下充 填耙道三 部分组 成。充填 料浓 度 8 o 8 3 ％，灰 砂 比下部为 1 6 ，上部为 l 8． 每 充填 1 r o 。采 场空 同的材料 实 际 消 耗 为 水 泥 2 3 3 ． 4 k g、细 碎 石 1 7 5 0 k g或 者 河 沙 1 6 0 0 kg ． 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 r I 1 ． 1 ． 5 主 要 技术 经济 指 标 采切 比 1 9 ． 4 m／ 干 t }呆场-T - 均生 能力 3 2 ． 5 t ／ d ；采 矿工 效 4 ． 0 t ／ 人 、班 }矿石 损 失 率 6 ． 8 ，贫 化率 4 ． 1 3 ； 采矿成衣 2 0 ． 5 3冗／ t ， 其 中充 填费用 1 5 ． 4 7元／ t ． 1 ． 2焦 家金矿机 械化上 向进路充 填采矿法 1 ． 2 ． 1 开采技术条件 试验 矿 块位于地质条 件较为复杂 、开采难度较大 的 一l 5 0 1T s 中段 8 9线 ～8 5线之 间的 1 ‘ 矿体内。 该矿体 位于 焦家 主断层 的下盘 ， 赋存 于黄铁 绢英 岩质 碎裂 岩和 绢英岩化花 岗岩 中 。 矿 体产 状与主断层 一致， 分支复台现 象明显， 平均水平厚度 3 5 m． 此矿段 的主要特 点为； 1 矿体 厚大， 包括 爽石在 内， 水平厚 度达 3 5m，地质 矿 量 l 6万 t ， 平 均 品 位 6 ． 5 克／ t J 2 矿岩 破碎 ，构造节 理发育，x弱石纵横 交错，稳 固性差， 容易 冒落。 特 是矿体 的 直接顶板为焦家大断层，断层上部为 l 0 12 1 厚的糜棱岩破碎带，带内岩石破碎且含泥遇水 可 成流 砂状 ； 3 矿体形状 变化大 ， 矿体 内措走 向分布有大 量的条带状奥石 ， 夹石形态往 往发生突变， 且 矿岩 界线不 明显 ； 4 矿 体倾 角较小，为 3 5 。 ～4 0 。； 5 式 验矿 段位 于新 开拓的 一1 5 0 H I [ 段，故 矿体未疏干，断层 破碎带及构造面中往往 有裂 隙水。 1 ． 2 ． 2采 矿 方法豆 回 采工 艺 矿 山原 用采矿 方法为 分层充填 采矿 法，其主 要 问题在 于采场 顶板 暴露面积 犬 ， 安 全 性 差，采场冒顶频繁；机械化程度低，采场生产能力小，效率低；矿石损失贫化大。为此，选 用了机 械化上 向进路充 填采矿法 图 2。 该采 矿法 的主要特点是 1 采用 自行式无 轨设 备采矿， 即采矿 、掘进、锚杆 支护 的打 眼 均 采 用 MERCURY 1 4 一 l 型 凿岩 台车， 出矿 采用 EST一2 D型 电动铲运机 } 2 采用下盘脉外斜坡道采准方式，以便无轨设备进 出采场，斜坡道坡度一般为 2 o ％， 3 果场沿走向布置， 艮4 5 ～6 1 ll l ，宽为矿体厚度，高为中段高，即 4 0 m ， 由于运 输 大 巷靠近矿 体，且 部分大巷 进入矿 体 中． 因此，留底柱 7 12 1 、顶柱 3 m} 分层 高 度 3 ． 5 m， 分层 内不 留矿柱， 同一水 平分层 连续回采， 避免矿柱二次 回采 带 来 的一系列 问题 ； 5 采用进路式回呆，避路宽 4 m ，沿走向布置，多进路同时回采，遇到沿走向的条带 状夹石留下不 采， 雕支撑顶板 并降底贫 化； 6 采 用长锚索与 管缝式锚杆 金属刚的联合 支护方案维护大 断层 被 碎 带 ， 锚 索 长 8 ～ l 5 1 3 1 ，锚 固一次 回采 3个 分层 ； 7 采用高浓 度尾砂或水泥 砂浆 自流输送的 接顶 充填 工艺，果场充填 最困难时的最大充 填 倍线 为 5 ，充填浓度 7 0 左 右 ，一期进 路用 1 1 0的水泥尾 砂胶 充填，二 期进路 甩分级尾 砂充填， 各进路 上部 0 ． 3 ～ 0 ． 5 m左右 高度 的空 间均 用 l 5 ～l 6的水泥 砂浆浇面井接顶， 切 采屡下 部 1 ． 2 ～1 ． 5 1 1 1 商的所有空 间均用 l 4的 水泥 尾砂胶结充填， 以利 于将来 回收底 柱 矿 石 。 ] ． 2 ． 5 主耍技术餐济指标 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 卷 果切 比为 1 2 ． 9标 准 m／ t - ；采场 生产能力 8 9 t ／ d ； 1 怍i J J i 效 8 ． 1 t ／ 人班 ；矿石 损失 率 7 ． 5 l ％}贫化率 8 ． 6 4 ％； 果充直 接成本 1 5 ． 4 9元／ t ． r J l J 图 2机械 化上 向进路 充填 采矿 法 1 --] l o m] i 大巷2 一措施 斜井 3 一休息宣4 一维修峒室 j ～ 村I r I ～泄水芋 l 一努层槽 巷 8 一 分层 联络 道9 一 矿 石溜井1 0 一充 填 1 1 一 脉外 掰井1 2 一 充填 进 路1 3 一回 采进 路 1 4 一 舟 段平 巷l 5 一分 段 联络 道1 6 一 斜坡 道1 一 长 锚索1 8 一护 顶巷 道1 9 1 5 。 m泄 水平 巷 2 0 1 j O m 运输 大巷2 1 1 5 0 m出 矿巷2 2 一 充 填通风 联 络 道 2 不稳固矿体 高效采矿方法 2 ． t 漓渚铗矿 东 Ⅱ号不毫 嗣矿 体矿 块崩落 法 2 ． 1 ， 1 地质噩开采技术条件 漓渚铁 矿东 Ⅱ号矿体原设计无底柱 崩落 法回采。 由于矿 体松 软破碎， 工程地质 与水文 地 质条件复杂，经试呆证明无法使用，而使该矿体中的 9 5 0 万 t 矿石储量长期未能开采利用， 严 重地影 晌了东矿区 的正 常开 采顺 序。 矿体赋存 于上寒武统华严寺灰岩 之中， 属岩浆 期后高 撮中深渗 滤矽卡岩型磁 铁矿床。底 板为 华严 寺灰 岩， 顶板为下震旦统 志棠 组砂岩。 东 Ⅱ号不 稳固矿体的松软 岩矿主要 由氧 化矿 层 、风化矽卡 岩和风化灰 岩组 成 。 矿体形状 可分为透镜 状、似层 状和脉状 ，倾角 5 0 。 ～7 0 以 上， 走向长 3 0 0 1 1 11 ，平均 厚度 2 5 I l l ， 平 均埋深 2 4 0 I l 1 ． 矿岩强度低 ， 疏 散松软 ， 受到 成矿前后众 多断屡和褶皱的强烈影响，节理裂隙很发育，大大地削弱了矿岩的完整性与稳定性，掘进巷 遭 时容易塌 方。矿体 和矽卡岩 由于受断层破坏 和稿皱作 用风 化强烈，破碎带延深达 1 8 0 1 1 3 ， 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 增刊 杨立根礁采 体 开采 术 单位 涌水 量 0 ． 1 4 7 k g ／ s m， 渗透 系数 0 ． 0 7 9 1 m／ d ， 是唯一的赋 水地段。 由此 可 知 ， 东 1号 不稳 固矿体区域是 复杂的水文地质 条件 区， 富水性较强，坑 道时有突水 并伴 生谲呢现象 。 2 ． 1 ． 2 蔡矿方法噩目采工艺 通 过 RQD 法测 定， 掘进工程中 的岩矿稳 定性调 查和裂 隙构造分析得 出 1 试验矿块内的氧化矿 含半氧化矿的矿体节理裂隙极其发育，裂隙间距平均小于 5 c rl l ，属非常密集型。矿石破碎松散，强度很低，f 8 0 ；矿 石 贫 化 率 2 O ， 采 矿 直 接 成 木 7 ． o 1 4 元／ t ． 2 ． 2 金 川矿 区不稳 固矿 岩开 采 的 VCR法 2 ． 2 ． 1 地质爱开采技术条件 金川二矿 区矿岩的特点是 由于 受 区域性断裂 构造的影响，广泛存 在着 各种 软弱结 构面 ，如压 、扭性断裂， 层间错动带， 接触 破碎带等。矿 区工 程地质 条件 复杂 VCR法 试验 采场位于末 部 3 4 ～ 3 5 行线 1 2 5 0和 1 3 0 0中段之 。矿体 上盘为 混台岩，稳 固性差。 硫化铜 镲 富矿赋 存于超基性 含辉橄榄 岩T p，呈 海棉状构 造，f 6 ～l 1 ，节理裂 隙较 发育， 矿石 经受不 同程 度蚀 变。下盘 有一 软弱破碎带， 包括贫矿 、绿 泥石 和 片岩。贫矿和围岩接触 破碎带均为 软弱不 良岩，层施工中极易冒顶。 矿区原岩虚力 以水平应 为主， 对保持 采矿侧帮稳 定是不 利的 。 2 ． 2 ． 2 采 矿 方法 及 回粟 工 艺 试 验 采场 的 采 切 工 程 如 图 4所 示 。采场尺寸为 l 3 0 0中段 回采 长 度 3 7 I t ] 、 1 2 5 0中 段 回采 长 度 2 2 ． 5 n 1 ， 褒 1 不 同矿岩条 件下 的支 护形式 支护形式 块点骚矿岩条件 费射 凝土 支 您 生 要 岩 与砂 措巷 邀 锚 支 护 生 氆 铣 、 矽 求 告巷 道 喷 锚 网 支 盏 ， 匕 岩 及 氧 责锚网 与聿 { 石砌 璇 s 0 m求平 E0 线穿 脉通 风 联 台支 护 瞒苍 餐 筋 混 凝 土 托 强 丈 d o 过 路 ．星 前 锚 扦 掩 护 护 茬 薯 省 譬 骑 疑 1 25 0 m 水平 图 4 V CR洼采 切 工程布置 1 一 长锚 索 一 2 -- 盘 】 三输 道3 ～ 长辅 素 浙 』 一背 岩 j ；I4 室联 络 逍6 一 l 6 5 mm 地 3 1 行穿 脒l 一 通 孔天井9 一 运 饥装车 u l 0 一 啊 _ 巷 l 一 - 连 { II { 】 2 一 堑 沟1 3 -- 卜盘运 转 巷 1 一 盘 运输 世1 一 0 奸 穿脉 宽度 6 m，高 度 5 0 n ， 地质矿{ } 3 0 7 7 1 t ，镍品位 2 ． 0 4 ‰铡 f 盘 0 ． 9 4 ． 底 部出矿进路 及联络道 采用壁后局部 注浆和 钢梁 支架局 部加 ， ] 3 0 0中 段 凿 岩峒室采 用 赜锚网联合支护。其巾锚秆为1 ． 8 m长的管缝式锚杆和 3 ． 3 1 l 胀楔式中长道杆 组 台 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 支护。在 1 3 0 0中段采场 上盘捌进锚 索龋室，布置 了长 1 6 ． ～2 2 1 1 1的 6个 锚索孔， 以预应 力 钢绳长锚索加 固上盘矿岩 根据小 型爆 破漏斗 试验 ，选取 HD 乳化炸 药。炮 孔直径 1 6 5 I ] 1 1 1 1 ， 排距 2 。 6] Y I ，孔 问 距 2 ． 5 ～3 。 0 m．选 用 ROC 3 0 6 型 履带式 井下高风压 潜孔钻机 和 DG 4 1 8型增 压机，平均 台 效 为 4 4 ． 7 i 2 1 。针对矿岩不 稳 固的具体条 件， 爆破时采取 了控 制最大 单 响药 量， 控制爆 破 延 迟 时间，台理选择填塞材 料与填塞 长度 ，正 确选 择掏槽方式 与药 包布 置等措施，取 得了很好的 效果 。 出矿选用 LF一4 ． 1型 211 1 柴油 铲运机。 控制 出矿阶段， 出矿 量为 每 层 爆 下 矿 量 的 3 0 ～5 0 ， 以保证 分层爆破 的补偿 空间。大 量出矿 阶段 呆取 由下盘向 上盘 的颓 序出矿， 以 使 上盘不致过早暴露。 日综 合出矿效率 3 5 2 ． 4 t ，铲运机 台班效率 l 5 0 ． 7 t ． 果场矿石 出完 之后，立 即密闭 出矿进 路并及时充填，尽量 缩短 空场 时间。该采场为一期 采场，要求充填体有一定强度与自立 性。因此设计充填料灰砂 比 为 i 4 ～1 6 ，充填料浆浓 度7 8 ，平 均充填能力 为 9 9 。 8 m ／ h ． 2 ． 2 ． 5 主要技术经济指标 采切工程量 8 5 ． 0 8 i 2 1 ／ f }采 场综合生产能力 2 5 0 ． 6 t ／ d ；炸 药单 耗 0 ． 4 9 5 k g ／ t ，大块 率 1 ． 5 2 ，矿石损 失率 6 ． 3 ％；贫 化率 0 ． 9 3 ％，采矿 综合 成本 3 8 ． 8 4 6元／ t ． 3 保安矿柱 回采技术 3 ． i 锅矿 山南河床 保安矿柱 回采技 术 5 ． 1 ． 1开 采技 术 条 件 锡矿 山南矿在 长期开采过 程中，为保护地表河床， 保留 了河床保安矿柱， 仅 6 ～l 1中段 储量就达 1 5 1万 t ．河床 矿柱 位于 矿床 中部，地处 背斜 轴部矿 体 的富集部位， 品位高 、厚 度 大 。矿 区断裂构造 发 育，西部 为 N 1 5 。 ～2 O 。E、倾 向 NW 3 0 。 ～4 5 。大 断层， 矿体受断层 稻 成矿后断裂影 响，完 整性较差，开 采技术条件复杂。 同时， 该矿体处 于中、西 部崩落 区的 分 界带为支承压力 带，起 着隔离矿柱 作用。河废矿体平均厚 t 2 m， 平均倾角 1 5 。 ，矿体为 坚硬 稳 固的矽化灰 岩，顶 板有 0 ． 5 n厚的页岩软 弱层 。 5 ． 1 ． 2 采矿方法殛固采工艺 ‘ 根据开采技术条 件， 选坩 了胶 结充 填矿 壁、尾砂亮填矿房 的全面充填 采矿 法。以八 、九 中段为试验开 采 区，走向 长 1 2 0 m， 倾斜长 1 1 0 m， 埋深 1 1 0 1 5 0 1 1 1 ． 图 5为采矿方法工艺 结构 图。 整个 试验 采 区划 分为 2 4个矿房和矿 壁 ， 矿壁宽 8 12 1 ，矿房宽 1 0 1 2 1 ． 分 两步骤 回采， 先采矿壁， 采空 后用低标 号混 颠土充填 } 后 采矿 腑 ， 采后 用 尾 砂充填 。 浅 孔或 中深孔落矿 。 当矿体 厚度小于 1 0 m 时用整层回采 ， 否则用分 层回呆。 采场 中用 0 ． 8 5 I i l 电 耙出矿，采 用留 0 ． 8 ～1 ． 0 m 护顶矿层和局部 锚杆 护顶 的方 法保证 出矿 作业的安全。 矿壁胶结体水泥 ，尾 砂和骨料的配比为 1 3 6 ，2 8天强度为 7 。 8 MP a ．试验采 区 的 胶 结充填料在采场中采 用 自流混 合充 填方式，水灰比一般犬 于 1 ． 5 ， 因而 离析现象严重 ，实 际 胶结体强度 仅达到 2 ． 0 ～4 ． 0 3 1 Pa ． 5 ． 1 。 5 现塌地压现测 现场观坝 4 内容包括地 表及岩层 移动 、胶 结体应力及 变形 、试验 医周围岩体应力 变化等三 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 长沙矿 山研 究 院季 第 1 2 卷 方面的观测。采用 8种仪器共布置近 5 0 0个测点。 量的观测数据。现场地压观测表明 1 区 域 回采 过程 中， 引力 重新分布 主要 表现在拉 底 阶段 ，充 填过程 中岩体 的应力趋于 稳定} 2 在 回采过程中， 胶结体只承担脱层 破坏 区内的岩体压力， 上覆岩体 的载荷主要 由待 采矿块承担， 当区域回采结束后， 载荷转移 至区域周 围的岩体 上， 因而 回采过程胶 结体 承受压力不大 ，矿 房回采安全 ； 3 岩移观 测表 明， 随着开采 的进 行， 岩层移动不 断扩 展， 当区域 全部拉开 ，岩层 移动达 到地表， 最大下 沉值为 3 1 n l r l l ，预 计最终变 形 值 不 会超过 国家规定 的三 级地表建筑 物 保 护 等 级， 4 由于 全面充填， 消除了大面积 地压 的威 肋 5 ． 1 ． 4 主要技术经济指标 试验 期 间共 采出矿石 3 6万 t ，采场 日平 均生产能力 1 2 0 t ／ d }工 作 面 效 率 l 4 t ／ 人 班 ，回采率 8 6 ． 8 ％， 贫化率 ． 4 火 区开发技术 在先 后 7年 多的回采试验 期间，积累 了大 国 5 采矿 方法 工艺 结构 I 一运 输平 巷2 一 溜井3 一 切割 巷 道4 一 电 耙 峒室j 一采 准上 L _ l 6 一 回 风巷 道7 一 上 阶 段运 输平 巷 8 一 项 留 糟井 9 一 留 风 巷 l o 一电耙绞害 4 ． 1 夫厂铜 坑镊矿 火区开采 技术 4 ． 1 ． 1 地段置开采技术条件 铜 坑矿 区上部 为细 睬带体， 属典 型热液矿床 矿体沿 走 向 长 3 0 0 6 0 0 m ， 厚 l 5 ～l 1 0 13 1 ，倾角 7 O 。 ，为急倾斜厚大矿体。围岩台矿，矿岩界线不明显。矿岩均比较稳固，最大 允 许暴露 面积为 8 0 0 m 2 p 井下一般不 用支护。 矿体上部与 炭质 页岩 接触 处有 一 明 显 的 破 碎 带，炭质页岩平均含硫 6 ． 2 ％，碳 4 ． 1 ％ ．设计采用无底柱分段萌落法开采。细脉带矿岩曾 有 自燃 现象发生，1 9 7 6 年 在 试 采矿 块崩落 区发生 自燃火灾， 地表浓烟 滚滚 ，二氧化硫气体 浓度达 1 5 7 P P M 以 上， 塌陷坑周围一片焦土， 坑下形成高温区，零和一两个采准分段靠火区 的进路中，部 分炮孔 温 度 高 达 l O 0 ～l 9 6 ℃， 至使回采工作无法进行 ，严 重影 响矿山按期投 产 。 4 ． 1 ． 2 发 火 曩 园置 防火 灭 火技 术 通过对 该矿内因火灾简史 及其 特征 的现场调 查， 了解到细脉 带 自燃火灾主要发 生在矿体 与炭质页岩 的接触 破碎带 内。 该处 含硫 ，碳较高，黄 铁矿经预氧 化过 程， 具有 较高的氧 化速 度，是 目 } 起本 矿区 自热 自燃 的主要 部位 。 自热 自燃的主要物质是 经过预 化过 程的黄 铁矿 以 及与炭质页岩 共生的黄 铁矿 。 当温度超 过 1 4 0 c C时， 硫和碳 的共 同作 用而 引起 火灾。 在选 择灭火方法 时， 采用 了施工简单 、取村容易 、成本低 、见效快 的大 量灌 水加 阻化 剂 石灰 、食盐 的方 法。在地表沿火区周 围打8 个 灭火钻孔， 以流量 6 O ～l 2 0 13 1 。 ／ h 、浓度为 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 ～8 的石灰 水通过塌 陷区和灭火钻孔灌到火 区。 I 司时从井下 用注浆泵 将石灰水 注入局 部 高温地带 这 种上下结台灌石灰 水的灭火 措施 达到了火面积 、大 幅度地灭火降温 的 目的， 井下 高温炮孔温度 由 1 0 0 1 9 6℃ 降至 4 5 ～8 O_C ， 为采矿作业创造 了安 全条件。 4 ． 1 ． 5 无雇柱分段崩落法画采工艺 的改进 根据细脉带的发火 特点，对 无底柱 分段崩落法的 回采 工艺作了相应改进 调整 了回采顺 序，先采 常温 区， 后果高温 区。使用铲运机出矿加快 回采速度，特 别是在高温 区实行强 化开 采。为降低贫化损失，把室内放矿模拟试验与现场实测结台起来，证明 3 ． 4 ～3 ． 6 IT I 的 崩矿 步 距是 台理 的。试制成功 双层 耐热隔离包装药 卷，解 决了炮 孔温度在 l 0 O℃ 以内的大孔高温 爆 破问题 。采用长药袋解 决了机械化装药 的中深孔 高温爆破问题。制定 了相应的 安 全 监 测 技术和高温爆破操作规程。试验期间用无底柱分段崩落法安全地采出了零、一、二分 段 1 6 O 万 t 矿 量 。 4 ． 2湘潭锰矿 火 区开采技 术 4 ． 2 ． 1 地 质 殛开 采 技术 条 件 湘 潭锰矿 属震旦纪 浅海 相沉积碳酸锰矿床，碳酸 锰矿 呈层 状 、似层状赋 存于 黑 色 页 岩 中 矿体 平均厚度 2 m，倾角 0 。 ～9 O 。 均 有， 平均 品位 2 3 ．矿层与黑 色页岩成互 层状，节 理发 育，稳 固性差。矿床地质条 件复杂，褶皱 、断 层多， 特别是小断 层和 盲断 层造成矿体尖 灭和不 连续， 矿体产状 、形 态变化很大 。 矿体直 接顶板 为页 片状 黑 色页岩， 性质 松软 ，f 1 ～2 ， 极不稳 固，底板 为线理状 黑 色 页岩，， 7 ，稳 固性差。黑 色页岩 含碳并嵌布有分 散状 黄铁矿 。崩 落橙散后，黄 铁矿氧 化聚 热，能 引起整个 黑色页岩 自燃。 该矿 曾采 用墒 落法开采顶板崩落后不久 便发生 自燃火灾 。为 了控制 火灾 发生 ，在红旗 井区采用了水砂充填采矿 法。实践证 明， 该法能基本控 制 J 灾 发 生，但现 行方案通风条件 差， 采场生产能力低 ，坑木消耗大 。随着开采 深度下降，采充矛 盾 日益突 出， 造成果场不 能及时充填， 导致顶板 岩层松动垮落而发生 火灾 。1 9 8 3年 以 来 先后 有 1 5 个采场起火，占同期生产采场的 3 O ． 4 ． 2 ． 2自燃 发 火昂 目豆 机理 在水砂充填 采矿条 件下 ，具有 自燃特 性的顶板 黑色页岩仍然出现 自燃 火灾，其 主要 原因 是充填不 及时，接反不 良以及充填料压实， 使得 顶板 黑色页岩出现松动垮 落。其发火机理 是 黄铁矿首先氧化成铁的备种盐类， 在 p H3的条件下， 在可溶 性 F e 一 F e “与 F e S 体系 中， 出现 反复氧化还原 的反 应过程，并放出热量 。当热量积 聚，温度 升至 1 7 O ℃ 时 的碳 参与 氧 化， 构成 C、S同时氧化放热 ，导致 火宄 发生。 4 ． 2 ． 3防火 灭火技 术 根据上述 出现 自燃 火灾的主要原 因，在水砂充填 条件下，防止采场 内因火灾发生和 有效 扑灭火灾的最根本途径是抑制采场顶板岩层松动，同时消除黄铁矿氧化与积热 的 条 件 。为 此 ，采用水泥 浆作灭火材料 ，在 一1 1 0m 6 1 。 和 1 5 ‘ 采场 进行 了注浆灭 火试验 采用 UB 3型 灰 浆泵}先注清水降低 火区温度，再 注 1 O ％ 的 石 灰 水 中 和酸性水， 最后 由稀 至浓 注水泥 浆 水灰 比 3 1 ～2 1 ，直 到注入压力达 0 ． 5 MPa为止 。 水泥浆 中的主要成份 Ca O可 中 和酸 抑制黄 铁矿氧化， 水泥 浆充填裂 隙， 阻止空气和 火进 入 ， 使可溶 性的 Fe “、Fe 与 Fe S 体 系中失去氧化还原条件，同时，水泥浆可加固已松动的页岩。因而，该注浆技术达到了很好 的防火灭 火效 果 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 9 2 长 沙矿 山研 究 院季 刊 第 l 2 卷 4 ． 2 ． 4 水砂蠢旗采矿方港工芭曲教进 从改变回采方式 入手 ，变进路 回采为分层回采，每 层采高 1 ． 5 m ，从管 子道向中闻溜子 后退 式 回采，每 层采完后充填保 留 i o 5 m 高的空间， 以形成 贯穿风流并保持两个安 全出口， 给回 收木 支柱 剖造作业条 件。改进后的 采矿 工效 为 4 ． 0 5 t ／ 工班，炸 药消耗量降低 4 5 ％，木 材消耗量降低 2 8 ％ ，每 吨矿石 成 本降低 1 ． 5 3元 ，取 得了较好的经济效益 5 特殊条件下的 回呆技术 5 ． 1 湘 西金矿沃曩矿 区次 回采 技术 5 ． 1 ． 1 开采技术豪件 湘西金矿沃溪 矿区上韶 中段 的充填料网脉型矿体 ．是 5 0年 代 初 期在回采过程 中充 入采 空区的含金网脉矿石及其顶底盘残留的网脉矿体。充填料呈松散状态，顶板大多已下沉或局 部 垮落 ，距地 表近 ，赋存地 质条件复杂，开 采难 度大 。 上述矿 区中的 2 4 4试验矿 决原为层 间石 英脉 棚脉和底 脉 及 两脉 之间的网脉型 矿体。过 去在使用削壁充填法开采棚脉时，将含金石英网脉矿石作为充填料充入了空区，靠近下盘的 网脉型矿体又未回采，从而形成了独特的充填料网脉型矿体 矿体产状与围岩基本一致，走 向 N 4 5 。 w，倾 向北 东，倾 角 3 0 。左右，矿体平 均厚度 4 ． 0 4m，局 部厚 达 1 0m， 其 中 充 填 料层厚 0 ． 6 ～1 ． 0 m， 网脉厚 2 ～9 m，矿体埋深 7 0 ～1 O 0 m ． 这 些老 采空 区中的充填料有些 已 被压实，有 些呈松散状 态，个 别地段空区多 层重叠，顶板下 沉严 重， 其下 沉量 一般 迭 0 ． 4 ～ 0 ． 6 m ．矿体 的上下 盘均为板 岩， 由于长期的 地压 作用， 使充填料 上部顶板 岩层 离层松动， 声 波检 测得顶板 的 离层 高 度 为 5 ～6 m ，局部地段 已垮落，给顶板维 护造 成了极 大的困难。 地表有构筑物，不允 许陷落。 5． 1 ． 2 采矿方法噩目采工艺 采 用分 层空 场尾砂胶 结充填 采矿 法 图 6的矿块沿矿体走 向划分矿房， 留房 间矿柱和 底柱 ，底柱 由下中段 开采 时回收 矿房采 用分层 回采， 每分层均布置 各 自的出矿 、人行 、通 风系 统， 上下 分层的先进 天井错开布置 。回采上分层前，在其先进 天井顶 板中 预安长锚索， 随工 作面推 进及时安 金属楔管式锚杆， 然后沿倾 斜运段挂网喷浆 护顶， 当矿房 上分层的充填 料 回果完后， 由上面下后 退式 回采下 分层的网