临时支护配合间隔进路式开采方法在顶底柱残矿回采中的应用

马 武，彭联合，朱志华

（水口山有色金属有限责任公司，湖南 衡阳421513）

随着时间推移，国内许多大型老矿山都面临同一个问题，那就是随着矿山生产向深部中段发展，矿量回采难度、提升运输难度越来越大并难以满足整体矿山生产需求，而由于历史原因浅部仍保留大量顶底柱残矿［1－3］。为保持矿山生产能力不大幅度下降，同时延长矿山服务年限，提高矿产资源有效回收利用率，开展顶底柱残矿安全回采变得尤为重要［4］。

国内顶底柱残矿回采方法一般有两种：1）中深孔落矿的全面法。该种方法主要适用留矿法回采采空区上部顶底柱，要求矿体倾角较陡。该方法充填体垮塌可能性较大，采矿、出矿安全威胁较大［5］。2）垂直走向或沿走向布置的分条进路式采矿法。该种方法适用于矿体倾角较缓的充填采矿法顶底柱残矿回采。特点如下：有效安全，资源回收率高，贫化率低；施工周期稍长，支护难度及费用较高。适合回收高品位、价值较高的贵重金属矿物。

康家湾矿由于历史原因，许多采场充填时不仅有尾砂胶结充填还有矸石充填，进而加大了顶底柱回采难度。单一采用间隔进路采矿法不能确保矿石的安全回采，须配合临时支护进路。这样既能满足对顶板的 支护要求，确保生产安全，又能有选择地对支护材料进行回收，节约生产成本。

临时支护就是在进路施工中，在掘进工作面架设的维护进路安全和工作空间的一种临时支架，以保护掘进施工人员的安全。进路临时支护的特点是，服务期限短，并紧跟工作面；金属支架支护，采用18kg／m的旧铁轨、槽钢或矿用工字钢一般可分4～6节，按间隔1m铺设，并配合松木条或坑木进行联合护顶支护，临时支架均可回收复用。

间隔进路式回采即针对充填尾砂体下顶底柱残矿的安全有效回采而采取的一种采矿方法，它是将顶底柱残矿划分成一条条分进路，并按照错开回采方式对其进行回采，采取回采一部分充填一部分对矿石进行分步回收［6］。

1 工程概况

康家湾铅锌矿属于中温热液矿床，受康家湾隐伏倒转背斜和F22逆冲断层控制，主要矿体赋存于硅化破碎带和F22断层上盘的二叠系统下当冲组泥灰岩中，矿体呈似层状，少数呈扁豆状叠加产出，其厚度、品位变化较大。矿体产状与倒转背斜或硅化破碎带基本一致，走向近南北，东翼东倾，西翼西倾，顶部近似水平。康家湾铅锌矿属于大型水体下开采的矿床，采取上向水平分层胶结充填采矿法进行开采［7］。康家湾铅锌矿本着“以探为主，探采结合，规模由小到大，分期改造的方针进行建设。经过近20年开采，一期工程八中段以上高品位厚大矿体基本回采且充填完毕，充填骨料来自于康家湾矿选厂浮选所产生的尾砂，粒径为74μm。充填浆料水灰比为1∶10，凝结后抗压强度约为2．3MPa。由于尾砂胶结体黏结强度不高，加之之前很多采场为矸石充填采场，很多顶底柱上方的充填物并不完全是尾砂体而是与之混合的矸石。现在八中段以上约30万t高品位残富矿基本位于该类充填体采场下，采用常规做法回采时，受二次爆破和暴露空间面积过大影响，极易发生充填体垮塌。单独使用临时支护效果也不好，往往容易发生局部冒落事件，给安全生产带来极大威胁。

为解决这一问题，经过不断尝试，先后和南华大学进行技术方案革新探讨，采用水压力柱护顶等一系列顶底柱回采方案，但效果都不是很理想。最后才采取间隔进路式回采方案并对分进路进行临时护顶支护，既能满足对顶板支护要求确保生产安全，又能有选择地对支护材料进行回收，节约生产成本。

2 临时支护配合间隔进路式方法

2．1 临时支护工艺及参数

首先，在已掘出分进路路口架设梯形钢支架，钢支架支柱和梁采用24kg／m的“工”字钢，钢支架尽量紧贴分进路边沿，以方便电耙顺利通过，钢支柱间距一般为1．5m［8］；其次，在“工”字钢横梁上铺设2 000mm×20mm×5mm的松木板，作为柔性支护，并在松木板和充填体空隙之间填塞一些树枝木条做到尽量完全接顶；然后出渣，当进尺达到1．8m时停止，继续架设梯形支架，进行下一循环。

一般按照正常施工可按掘进1天、支护1天进行施工，实现隔日掘进的效果，且护顶效果基本能满足安全生产需要，进路支架支护后，可安全出矿。在施工时须控制好炮眼布孔，采取光面爆破，确保进路巷道一次成型率高、断面规整。局部采用木板背紧关闭边帮，防止侧面松散矿岩进入进路，同时注意一次出渣进尺不能太大，防止暴露面积过大，造成充填体垮塌。在施工过程中还必须注意严格控制巷道规格，严禁超挖，确保安全回采。

2．2 间隔进路式回采工艺及参数

1）采准布置。间隔进路式回采的采准布置一般都布置在脉外即上方没有采空区充填体的稳定围岩中，回采阶段平面以上顶底柱残矿时，一般在采场外布设天井、溜井平巷，并在平巷内布置天井、溜井分别联通主进路电耙道，主进路电耙道规格一般为2．4m×2．5m。再由主进路电耙道向顶底柱残矿布置一条条规格为2．0m×2．0m的分进路。回采阶段平面以下顶底柱残矿时则是布置下山连接主进路电耙道，并在主进路末端布置行人天井联通阶段回风巷，主进路电耙道规格一般为2．4m×2．5 m［9］。再由主进路电耙道向顶底柱残矿布置一条条规格为2m×2m的分进路。

表1 回采工艺参数Table 1 Technology parameters for stoping

2）回采施工工艺顺序。将分进路依次编码，首先依次施工奇数进路，并在掘进2～3m时就立即进行临时支护，待支护完成后再向前掘进，直至整条分进路矿体回采完毕。回采完毕所有奇数分进路后，选择安全条件好的进路进行支架回收，待回收完毕后，对所有已回采的奇数进路进行充填接顶。待充填体凝结好后再回采偶数进路，重复上述操作，直至所有分进路充填完成，底柱进路采准布置图如图1、图2。

图1 底柱进路采准布置剖面图Fig．1 Profile map of the drift layout plan for bottom pillar

图2 底柱进路采准布置平面图Fig．2 Planar graph of the drift layout plan for bottom pillar

2．3 经济效益分析

矿山从2003年以来一直采用临时支护配合间隔进路式回采方案回采八中段以上顶底柱残富矿，通过多年来生产实践证明，该方法安全可靠，工作效率较高，未发生较大的安全事故，近10年取得了很大的经济效益。据统计，八中段以上共采出残富矿20余万t，折合铅锌金属量2万t以上，20万t×10%品位×88．5%回收率×6 000元／t＝10 620万元，直接经济价值1亿多元。残富矿的回采回收了大量的矿产资源，延长了康家湾矿生产服务年限，提高了矿山整体出矿品位，取得了很好的经济效益和社会效益。目前，八中段以上仍在进行残矿回采工作，继续为康家湾矿的生产经营和可持续发展做出积极的贡献。

3 结论

近10年来，临时支护配合间隔进路式回采方法应用于康家湾矿顶底柱安全回采中。实践结果证明，这种综合回采方法有很强的实用性，可以有效地解决矿山顶底柱残矿回采安全生产问题。此外，该方法也可在破碎矿体、垮塌区残矿的回采中广泛应用。

［1］ 古徳生，李夕兵 ．现代金属矿床开采科学技术［M］．北京：冶金工业出版社，2006．

［2］ 曹明秋，肖迪民，段正龙 ．锡矿山南矿61采顶底柱残矿回采实践［J］．采矿技术，2007，7（2）：12－13．

［3］ 汪和平，张开平 ．地下矿山残矿的回收技术［J］．江西冶金，2001，21（5）：27－29．

［4］ 刘用章，刘仲春 ．湘西金矿加强残矿回收的途径［J］．矿冶工程，1991，11（4）：16－20．

［5］ 罗传兴，毛建华 ．铜坑矿充填体下矿石回收与安全管理［J］．采矿技术，2009，9（4）：9－10．

［6］ 王洪勇 ．红透山铜矿“残采”顶底柱回收应用与研究［J］．有色矿冶，2006，22（2）：9－11．

［7］ 邹连军 ．充填体对采场稳定性的影响［D］．昆明：昆明理工大学，2004：1－58．

［8］ 尹贤刚，谌立勇，郑 云 ．超前支护在采矿工程中的应用［J］．矿业研究与开发，2012，18（5）：60－62．

［9］ 徐 飞，何治良，褚洪涛 ．上向进路充填法在“三下”矿体开采中的应用［J］．有色金属（矿山部分），2013，65（5）：24－27．