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1、武山铜矿下向胶结充填试验方案探讨江西铜业股份有限公司武山铜矿 彭小刚摘要： 本文介绍了现用的水砂充填采矿法特点及存在的问题：铺底、水砂充填、坑木支护等工艺环节多；充填体强度低；采场压力大；安全管理困难；生产效率低。如改用下向胶结充填采矿法能解决此问题，并介绍了下向胶结充填采矿工艺流程及要注意的技术经济等方面的问题。 关键词: 胶结充填、底梁、滤水墙 一：前言武山铜矿自90年后采用分层进路水沙充填采矿法，不添加胶结材料，其中下向分层进路采矿先铺上300mm厚钢筋混凝土假底，再水沙充填，由于充填体强度不够，开采过程中还必须采用坑木支护，同时回采进尺要控制在1.2米以内，制约了生产率的提高，充填体在
2、开采相邻分条过程中易塌落，引起贫化，随着开采深度的加大，铺底和支护材料运输非常困难。故选择一种合理的充填方式，取消铺底及支护工艺是非常必要的。2004年，武山铜矿与长沙矿山院合作，在南矿带担负西部及南部采场充填的武山村充填站改建了一套胶结充填工艺系统，先准备在南矿带W4、W5进行下向胶结充填试验。针对假底下坑木支护下向水砂充填存在的问题，对下向胶结充填可能碰到的问题进行探讨。二：南矿带W4、W5试验盘区工程地质概况1 W4盘区现开采分层为-160m中段第12分层，设计底板标高为-152.0m，分层高度为3m，矿石以CUSK为主，分层矿量为7798t，Cu品位1.821%，S品位12.21%，A
3、s品位0.054%,中等稳固。两翼矿体平均厚度达12米，中部20米范围内平均厚度为5米，矿体倾角72-75度，南北走向，东西倾向。上盘为花岗岩，很不稳固；下盘为大理岩，稳固，局部有干溶洞。上部已采用下向钢筋混凝土假底下木支护水沙充填采矿法开采多层，现开采顶板为11分层假底。下盘-160m中段设有溜矿井和泄水井，-210m中段溜矿井在-160m中段W4、W5采界处。2 W5盘区现开采为-210m中段首采层，开采范围在92240-92320（横坐标），大部分属原W6矿体，北端有8-10米为原W5开采范围，但W5在上分层未开采，故整个分层开采都是无假底的。矿体以CUSK为主，矿量为6975t，CU品
4、位1.438%，S品位为9.76%，AS品位为0.052%。矿体近似南北走向，其中2号矿体为北东走向，矿体倾角大于70度。上盘围岩为花岗岩和穿插的煌斑岩，非常不稳固；下盘以大理岩为主，稳固，接触带有一小条Lmp岩脉不稳。采场设计底板标高为-154.6米。三：采矿方法选择W4、W5盘区原来使用的采矿方法是在1994年上向改下向而采用的下向进路式水沙充填采矿方法（如图1）。采矿工艺流程包括凿岩、爆破、通风、出矿、坑木支护、清理、铺底、充填等工艺。由于充填体强度不高，凿岩爆破进尺受到控制，坑木支护、铺底环节多，劳动强度大，制约了生产率的提高。为改变现状，准备在充填体中添加胶结材料，争取取消假底铺设工
5、艺和支护工艺，提高劳动生产率。考虑试验使用胶结充填，为防止胶结效果不好，首层胶结充填先铺300mm假底，特别是在W4已经开采过的采场。W5盘区可以在端部分条不铺设假底而采用底梁，下底梁前先铺100mm 碎矿石，再采用锚杆吊筋胶结充填方案。四：下向胶结充填采矿工艺流程1凿岩爆破采用YT-27钻机凿岩，孔径为42mm,孔深为1.5m，炮孔利用率85%，每面炮进尺为1.2米左右，采用铵松蜡炸药爆破，半秒差管火雷管起爆。胶结充填成功后可改用2米以上的长钎杆凿岩。2采用局扇压入式通风，污风由溜矿井排至上中段稀释，新鲜风从泄水井下部运输巷引入。3现采用T2G出矿，-80M中段设有分段巷道,曾用铲运机出矿,
6、有假底采场采用正规木支护，稳固无假底采场局部用木支护4回采顺序：采用采一隔回采方式，即近似矿房矿柱回采方式五： 铺底、充填工艺（一）底部方式：1W4采场方式：由于W4已开采多层，且上部为假底，矿石品位较高，开采过程中有木支护，充填前先按原来铺底工艺先铺设300mm厚钢筋混凝土假底，钢筋网按原来200mm*200mm，使用直径12mm螺纹钢筋。如下盘围岩稳固或保安矿柱矿体稳固，钢筋网可考虑用锚杆吊挂在1.5米以上围岩或矿体内。胶结充填成功后可逐渐取消铺底工艺，底部结构采用W5方式。2W5方式：由于W5盘区为首采层，顶板为矿体，端部试验分条可采用不铺设假底方式，但要铺钢筋底梁并打锚杆吊挂（如图2）
7、。底梁用三根10-12mm螺纹钢加工成三角形，用直径8mm圆钢筋焊接成三角环，底长度超过分条高度0.4m-0.6m米，目的是与相邻分条底梁连为一体，底梁间距为1.5米。在试验过程之中也可以用18千克或24千克轻轨做底梁，用直径8mm套环套住底梁，每根底梁上部打三根锚杆（带吊环），用直径6.5mm圆钢筋缠绕吊挂，在底梁上用直径6.5mm圆钢筋错位搭接或焊接成300*300网状覆盖在底梁上。锚杆采用直径28mm螺纹钢筋加工成楔缝式，长度为500mm，楔缝长度为150mm，锚杆眼深为300mm。（二） 充填吊环挂管方式充填管沿溜井从上部进入采场，沿进路进入采空区，利用锚杆吊环吊挂充填管，管头离掌子面
8、5-8米，尽量选择最高处，管头必须吊牢，可沿隔壁未开采的一侧，中途不能有接头。如采空区面积较大,可采用多点布管头方式,减少坡积现象产生离析而影响充填体的强度。充填前后洗管水要排出隔离墙外,否则会影响充填体强度。（三）隔水方式由于采用胶结充填，不能采用直接渗透滤水方式，否则会产生水泥离析现象，影响充填体强度。应先采用混凝土空心砖砌墙，内部水泥沙浆磨面方式隔水。水泥空心砖规格长*宽*高=400mm*200mm*200mm ，有2个中空，壁厚为50mm，砌墙厚度为600mm，墙高为分层高度，在中部留一个宽*高=600mm*400mm观察口（如图3）。（四）排水方式当第一次按灰沙比1：4充填到2米高左
9、右，先沉淀一个班，后采用潜水泵排水，或打钻孔排水。水排干后，再按1:4、1：8或1：10灰沙比充填到观察口，封闭观察口，在顶部留50-100mm渗透通道，排水。也可以在制作隔水墙时预埋波纹状滤水管边充填边脱水。（五）充填材料制备利用改建的胶结充填工艺系统制作胶结充填料浆，充填料比以分级尾沙为主，按1：4，1：8或1：10灰沙比按要求调节，充填浓度控制在70%以上，利用直径133mm管运输到采空区。六、技术经济要求及要注意的问题1 合理地选择灰沙比是胶结充填的关键所在。既要保证充填体强度满足安全的要求，又要经济上最节约，因此，在选择不同的灰沙比分次充填高度是主要的。初次试验选择11，即灰沙比14充填1.5M,18或110充填1.5M,分两次充;2 滤水墙的质量是确保充填体强度达到设计要求的重要环节,滤水过程中既要保证充填体含水顺利排出,又要保证充填体中水泥浆不流失,否则造成离析现象而影响充填体强度。初次试验选择先沉淀再钻孔排水方式,以后过度到预埋滤水管方式;3 吊梁吊筋的作用是用来加强充填体的强度,三角钢筋梁也可用部分的杂木或旧的钢轨代替;4 充填过程中要确保浓度的均衡性、高浓度性、连续性，对充填强度有保证，又不会造成堵管现象。
