注浆加固围岩深孔崩矿嗣后充填法在某铁锌矿的应用*

杜永亮，刘 军，刘成鹏

(山东黄金矿业(莱州)有限公司， 山东 莱州市 261442)

注浆加固围岩深孔崩矿嗣后充填法在某铁锌矿的应用*

杜永亮，刘 军，刘成鹏

(山东黄金矿业(莱州)有限公司， 山东 莱州市 261442)

结合某铁锌矿矿区开采技术条件，利用注浆加固围岩深孔崩矿嗣后充填采矿法，将极不稳固的采场顶板和上下盘围岩胶结成一个稳固的整体，并进行支护，保障人员和设备安全进入采场。采用大直径中深孔崩矿，回采结束后用低标号胶结充填料一次性充填采空区，从而实现了围岩极不稳固条件下难采矿体的安全高效开采。

复杂难采矿体；注浆加固；深孔崩矿；嗣后充填

松软破碎、稳固性差的金属矿床一直被视为一种复杂难采矿体，由于矿体的节理裂隙及导水结构发育，矿岩整体稳定性较差、容许暴露面积小，采场顶板极易冒落，人员和设备无法进入采场内作业，也难以采用高效率的采矿方法。针对这一类复杂难采矿体的特点，国内传统工艺中多采用进路式小暴露面积充填采矿法进行安全开采，矿体沿走向或垂直走向被划分为多个分层和多条进路，然后通过构筑人工假顶作为下一分层矿体开采的顶板，人员和设备在人工假顶的保护下作业。但是传统工艺存在着工艺复杂、作业效率低、矿块生产能力低及采矿和充填成本高等缺点，影响了整个矿块的生产能力，也制约了高效率采矿方法的使用[1￣7]。而注浆加固围岩深孔崩矿嗣后充填采矿法特别适用于回采开采难度大、围岩裂隙及导水结构发育、松软破碎且极不稳固的矿(岩)体，其具有作业安全、生产效率高、矿块生产能力大、采矿成本低的特点。

1 矿山开采技术条件

矿区含水层主要为第四系全新统冲洪积相砂砾石含水层，与上部河水联系密切，是富水性极强的含水层。其次是长城系宽坪群叫河组大理岩系岩溶裂隙含水层，为矿体的间接顶板，为弱含水层。矿区黑沟断层和南沟断层为隔水断层。矿床水文地质条件属中等类型。

由于矿体及其直接顶底板皆位于区域性东西向断裂F1、F2之间，矿体顶板主要为正长斑岩，底板为透辉矽卡岩、黑云大理岩或透辉大理岩。正长斑岩多呈灰色、肉红色，块状构造，岩石较坚硬、性脆，受后期构造影响，裂隙发育，岩石较破碎，沿裂隙多发育粘土岩化，使岩石坚固性大大降低，掘进时易垮塌、冒顶和偏帮。透辉矽卡岩主要由透辉石、金云母、绿帘石以及次生粘土矿物、方解石等组成，粒状结构，块状构造，岩石极易风化，吸水膨胀，较破碎，稳固性极差，对矿体开采不利。岩体力学参数见表1。

根据以上开采技术条件情况，顶底板不易管理，稳定性差，易出现冒顶、塌落等不良工程地质现象。工程地质条件属于较复杂。因此，应采用注浆加固围岩深孔崩矿嗣后充填采矿法进行开采。

2 采矿工艺

矿山二期开采范围内部分矿体上部地表有公路和河流，矿体的开采不允许影响地表公路和河流的正常运行，此区域内矿体东厚西薄，厚度2.8～30 m，倾角0°～75°，矿体形态复杂，沿走向变化大。

由上述开采条件，选用注浆加固围岩深孔崩矿嗣后充填采矿法(见图1)，图1中，穿脉巷道连接中段运输巷道，在采场边界线内，根据采场结构尺寸和地质条件，首先确定注浆范围、关键位置和围岩体强度技术要求，设计注浆参数和选择注浆设备选型；然后在穿脉巷道中将极不稳固的节理裂隙和导水构造发育的松软破碎矿体的顶板注浆胶结成一个稳固整体，从而发挥整体支撑的作用，待注浆胶结后的顶板各项技术指标达到设计的强度后，人员和设备进入围岩环境下，在凿岩巷道中钻凿下倾斜扇形中深孔，将上下盘中的中深孔作为注浆孔并进行注浆管安装、注浆系统的安装与调试、注浆系统运转、工程监测工序；待上下盘围岩也分别胶结成稳固整体后，对矿体中的中深孔进行装药，进行分排爆破，完成回采作业，崩落矿石落在中深孔拉底空间内；利用铲运机从底部出矿巷道进入采场进行出矿，待出矿完毕后，用低标号水泥低灰砂比一次性充填采空区。

该采矿方法将极不稳固的围岩岩体尤其是关键部位注浆胶结成一个稳固的整体，采用大直径深孔回采工艺，人员和设备可以直接在顶板下进行回采作业，采场生产能力大、回采作业安全，一次性充填采空区、采矿成本低，解决了不稳固围岩下矿体安全开采的难题。然而该工艺需要大量注浆，从而导致支护成本提高，且复杂化了采矿工艺，尤其是注浆工艺开始前，需要进行大量的准备工作。对于厚度薄、矿体部分不集中的情况，采矿成本会大幅增加。另一方面，注入砂浆的凝结时间会直接影响采矿循环作业时间。

表1 岩体力学参数

3 结 论

(1) 该采矿方法对稳固性较差的矿体适应性较好，能显著改善作业条件，保证作业环境的安全，满足采矿方法选择原则中安全可靠的要求。

(2) 该采矿方法加大了薄弱面上的摩擦力，提高围岩的内聚力和内摩擦角，从而提高围岩的整体稳定性。

(3) 浆液在裂隙中充填、加固后封闭裂隙，防止水浸入岩体对其产生弱化作用，也防止了围岩的进一步风化。

图1 注浆加固围岩顶板深孔崩矿嗣后充填采矿法

(4) 对破碎松散岩体，由于浆液在裂隙中的胶结作用，是破碎岩块重新胶结成整块，形成一个可以承受外载荷的注浆壳，使之于巷道支架共同承载，充分发挥围岩的自稳能力。

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金属矿山安全技术国家重点实验室开放基金项目(2012KFJJ02).

2014￣09￣10)

杜永亮(1987—)，男，吉林吉林市人，学士，主要从事采矿方法相关工作，Email：hemlet_boas@163.com。