淺談礦山開(kāi)采中的尾礦處理

地下采礦后，留下了大量的采空區(qū)。由于采空區(qū)地形壓力，大規(guī)模巖石屑流、巖石移動(dòng)和地表塌陷嚴(yán)重威脅著礦山安全生產(chǎn)。1采空區(qū)充填系統(tǒng)金星金礦為含金石英脈型礦體,采礦方法為淺孔留礦嗣后充填采礦法。采場(chǎng)沿走向布置,中段運(yùn)輸平巷布置在礦體下盤(pán)脈外,高度與中段高度相同為40m,寬度為礦體厚度,不劃分礦塊。礦體的頂?shù)装鍑鷰r為二長(zhǎng)花崗巖,抗壓強(qiáng)度較高,巖石基本完整,裂隙不發(fā)育,結(jié)構(gòu)致密均勻,巖石較硬,工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。目前采空區(qū)主要分布在4礦山于2014年開(kāi)始建設(shè)充填系統(tǒng),系統(tǒng)主要包括充填站、充填管路和輔助土建工程。其中充填站由兩座容積為500m礦山在建充填系統(tǒng)制漿能力為80m2關(guān)于績(jī)效評(píng)估的措施2.1主管路充填采礦礦山采用淺孔留礦嗣后充填采礦法生產(chǎn),中段高度40m,結(jié)合采礦工藝及礦房布置情況,為保證充填體強(qiáng)度,確保充填體密實(shí),設(shè)計(jì)利用上一水平巷道分層充填采空區(qū)。采場(chǎng)頂柱中都預(yù)留有充填天井,每個(gè)中段充填管路在中段巷與主管路使用三通接通后敷設(shè)至待充填采場(chǎng)的充填天井中進(jìn)行充填作業(yè)。同時(shí),在每個(gè)充填天井中下放濾水管,直至采場(chǎng)底部的出礦穿,在出礦穿中與隔離墻上預(yù)埋的泄水管聯(lián)通,以期達(dá)到充填體良好的濾水效果,保證充填體強(qiáng)度。采空區(qū)采用分級(jí)尾砂膠結(jié)充填,充填過(guò)程中,每層充填層高2～8m(采場(chǎng)底部充填難度較大,層高較小),充填準(zhǔn)備期2d,每個(gè)分層充填時(shí)間2d,充填養(yǎng)護(hù)期7d,單個(gè)礦房全部充填時(shí)間約72d。在對(duì)采空區(qū)實(shí)施充填之前,必須將各中段與采空區(qū)有連通的井、巷按照設(shè)計(jì)采取牢固的密閉封堵,以防止充填過(guò)程中漏漿。充填過(guò)程中在可能跑漿的位置設(shè)專(zhuān)人觀察,一旦發(fā)生跑漿等意外情況,立即使用充填專(zhuān)用電話聯(lián)系負(fù)責(zé)人,保證充填工作安全有序進(jìn)行。2.2填充管道結(jié)構(gòu)井下充填管路使用?89mm塑料管,由待充填采場(chǎng)的上部中段充填管路接出,經(jīng)中段巷聯(lián)通至采場(chǎng)充填天井中,進(jìn)行充填作業(yè)(圖1)。2.3充填材料配比設(shè)計(jì)采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)充填,充填骨料采用選礦產(chǎn)生的分級(jí)粗粒尾礦,膠結(jié)材料選用水泥。設(shè)計(jì)充填料漿質(zhì)量濃度為68%。由于礦房留有頂柱,人員不在充填體上作業(yè),因此本研究設(shè)計(jì)按經(jīng)驗(yàn)公式(半立方拋物線公式)計(jì)算的滿足充填礦柱高度的充填體強(qiáng)度約1.46MPa,本研究設(shè)計(jì)充填體強(qiáng)度為2.0MPa。充填材料配比根據(jù)井下采礦生產(chǎn)對(duì)充填體強(qiáng)度的要求確定,同時(shí)考慮充填成本,特別是膠凝材料的添加量,以及充填材料混勻攪拌后形成的充填料漿的輸送性能等因素。充填試塊的強(qiáng)度分析結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)充填體的不同作用,尾砂膠結(jié)充填料漿常用的配比(灰砂質(zhì)量比)為1∶5～1∶15,嗣后膠結(jié)充填大于1∶15。尾砂膠結(jié)充填體28d齡期單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)要求:1∶6配比充填體抗壓強(qiáng)度>2.0MPa,1∶15配比充填體抗壓強(qiáng)度>1.0MPa。金星金礦地下開(kāi)采采用淺孔留礦嗣后充填采礦法,充填方式為嗣后分層充填,采空區(qū)內(nèi)充填體采用灰砂比為1∶6的充填料漿2.4計(jì)算填充材料目前礦山遺留采空區(qū)總計(jì)約3.4萬(wàn)m2.5用倍線計(jì)算根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),68%充填料漿倍線不大于5即可實(shí)現(xiàn)管路自流輸送2.6設(shè)計(jì)致密墻(1)密閉墻位置的確定本研究設(shè)計(jì)充填密閉墻主要位于出礦穿內(nèi),礦山實(shí)際選擇密閉墻位置時(shí),應(yīng)充分考慮工程地質(zhì)情況。礦山分段巷2m×2m三心拱斷面,礦山充填密閉墻宜建在最小斷面處,以減少工程量。(2)防水質(zhì)量比選目前密閉墻設(shè)計(jì)計(jì)算方法無(wú)專(zhuān)用公式,根據(jù)作用和使用條件,本研究參照井下防水閘門(mén)閉墻楔形計(jì)算方法計(jì)算。設(shè)計(jì)密閉墻主要承受靜水壓力,靜水高度2m。經(jīng)計(jì)算,防水密閉墻混凝土厚度為0.125m,結(jié)合礦山前期充填實(shí)際經(jīng)驗(yàn)(3)錨桿錨墻做法首先應(yīng)選擇好封堵墻的位置,對(duì)巷道頂、底及邊幫進(jìn)行處理,清除巷道地板浮渣,在巷道邊幫及頂部進(jìn)行切槽,使隔離墻鑲嵌在巷道圍巖中。設(shè)計(jì)密閉墻厚度500mm,兩側(cè)為磚石砌筑,每側(cè)厚度115mm,中間為C25混凝土砂漿砌筑,厚度270mm,墻體靠近充填體一側(cè)為土工布。施工過(guò)程中在巷道四周壁上各打眼2個(gè),安設(shè)直徑18mm螺紋鋼錨桿,錨桿深度0.5m,對(duì)應(yīng)連接。錨桿用于固定密閉墻。密閉墻施工順序?yàn)?先掏巷道邊槽,深度100mm,清理工作面廢石,并沖洗施工面。兩側(cè)砌筑磚石,并埋設(shè)充填濾水管,然后在磚石中間灌注混凝土砂漿。順路聯(lián)絡(luò)道密閉墻制作要點(diǎn)為:選擇聯(lián)絡(luò)道中合適位置,在聯(lián)絡(luò)道四周壁上各打眼2個(gè),安設(shè)直徑32mm圓鋼,對(duì)應(yīng)連接,做為骨架,在骨架上靠近采空區(qū)側(cè)固定厚度4mm的木板,并覆蓋土工布。2.7泄采用管口深化設(shè)計(jì)為了保證充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,除了采用高濃度攪拌槽將水泥與砂漿充分均勻混合外,還設(shè)計(jì)采取隔離墻安裝泄水管措施,以保證充填體濾水充分,充填體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。泄水管的制作、安裝方法為:在隔離墻下部安裝1個(gè)泄水管,泄水管用直徑100mm無(wú)縫鋼管,在管上每隔150mm鉆4個(gè)直徑30mm泄水小孔,用麻布進(jìn)行包裹。隔離墻砌筑前,將泄水管制作、安裝好砌入隔離墻中;再將直徑100mm的專(zhuān)業(yè)濾水管從采場(chǎng)頂部的充填天井中放至采場(chǎng)底部的出礦穿,連接至預(yù)埋在隔離墻中的泄水管上,形成充填體濾水系統(tǒng)2.8施工前控制要點(diǎn)(1)在實(shí)施充填方案過(guò)程中,必須根據(jù)作業(yè)條件和工作性質(zhì),制定嚴(yán)格的安全操作規(guī)程。按照合理的充填順序,對(duì)采空區(qū)底部通道全部密閉封堵,封堵質(zhì)量檢查驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行充填作業(yè)。采空區(qū)底部隔離墻封堵須牢固,確保質(zhì)量和封堵密實(shí)。(2)采空區(qū)充填作業(yè)過(guò)程中,應(yīng)制定充填作業(yè)程序和安全操作規(guī)程。充填作業(yè)前,首先檢查充填攪拌桶、供水、供電、供料以及輸送各個(gè)系統(tǒng)是否完好。上料時(shí)應(yīng)按配比要求控制尾砂、水以及膠固粉的填加流量,防止造成充填管道堵塞以及攪拌設(shè)備損壞。(3)在充填作業(yè)前,應(yīng)提前掌握采空區(qū)的現(xiàn)狀情況,可采用物探手段了解空區(qū)的范圍、位置,以便準(zhǔn)確制定充填作業(yè)順序。(4)充填攪拌站與地下采空區(qū)充填地點(diǎn)、可能跑漿的觀察位置等必須保持聯(lián)系暢通,保證充填工作安全有序。尤其是第一分層的充填過(guò)程中,觀察位置的人員必須確認(rèn)自身安全,保證逃生路線暢通,一旦發(fā)現(xiàn)大面積跑漿,應(yīng)及時(shí)撤離。(5)采空區(qū)需劃分區(qū)段交替充填,防止造成充填料局部集中,以減少對(duì)充填空區(qū)周邊的側(cè)壓力和擴(kuò)大濾水面積,縮短濾水時(shí)間和循環(huán)作業(yè)周期,防止發(fā)生安全事故。(6)應(yīng)認(rèn)真檢查作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),加強(qiáng)觀察采空區(qū)充填濾水對(duì)地下水引起的變化情況,一旦發(fā)現(xiàn)異常,須立即停止充填作業(yè),及時(shí)采取處理措施,確保安全生產(chǎn)。(7)冬季充填時(shí),停止充填時(shí)應(yīng)放空管道防止管道凍結(jié),必要時(shí)對(duì)管道采取保溫措施。(8)應(yīng)急處置措施。在充填采場(chǎng)下部可能出現(xiàn)跑漿的中段巷道中,預(yù)先使用袋子墻設(shè)置隔離墻,防止一旦發(fā)生跑漿造成的大面積巷道淤堵,影響正常生產(chǎn)工作;須保證觀察人員的撤離路線暢通,防止意外發(fā)生時(shí)人員撤離不及時(shí);每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的觀察人員要保證電話暢通,一旦發(fā)生跑漿等問(wèn)題,要立即聯(lián)系充填負(fù)責(zé)人,保證充填工作正常進(jìn)行;除了有固定的觀察人員外,還應(yīng)在每次進(jìn)行充填時(shí),安排流動(dòng)觀察人員,在充填采場(chǎng)周邊進(jìn)行流動(dòng)觀察,防止出現(xiàn)其它跑漿點(diǎn)。3尾砂充填礦山充填工程通過(guò)采用本研