下向分层膏体充填采矿法的生产实践与改进

黎 飞

（云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司，云南 曲靖 654211）

随着某矿山开采深度的逐渐增加，矿体赋存及开采条件越来越复杂多变，围岩破碎、涌水增加、应力集中等问题成为采矿作业的难题，特别是随着伴生黄铁矿石含量的上升，顶板易垮落、支护难度大、成本高的问题逐渐凸显，为保障安全生产，矿山采取了下向分层膏体充填采矿法，并在实践过程中不断改进。

1 下向分层膏体充填采矿法的应用

1.1 工程布置及结构参数

根据矿体赋存情况及矿岩稳固性，分段沿脉、出矿道、溜矿井与充填通风井等工程统一布置于矿体下盘；中段垂高：60.0m，分段垂高：12.0m，分层垂高：3.0m；根据设备运行的相关参数要求，采准斜坡道、溜矿井联道、出矿道与分段平巷断面统一采用3.0m×3.0m的三心拱断面，采矿进路断面采用3.0m×3.0m的矩形断面，充填通风井及溜井采用2.0m×2.4m的矩形断面。

1.2 凿岩爆破

采用YT-24浅孔凿岩机凿岩，炮孔直径35mm，孔深2.0m，采用垂直掏槽。掏槽眼7个（6个眼装药，1个孔中自由面孔），辅助眼11个，周边眼18个（顶部眼距假底50cm，边眼距距膏体50cm），共计36个炮孔。采用高威力乳化防水炸药爆破，电磁雷管起爆，装药系数0.8。掏槽眼装药量为：1.0kg/眼，辅助眼、周边眼装药量为：0.8kg/眼，共计装药量：29.2kg，雷管消耗：电磁雷管1发，起爆秒管34发。爆破效率为80%，每循环进尺2.0m，矿量：72.0t，单位炸药消耗量：0.406kg/t。

1.3 顶板管理

通风结束后，工人进入工作面，立即检查爆破效果，有无哑炮和人工假顶的变化情况，撬掉浮矿和松动岩石，同时向爆堆进行喷雾洒水，对揭露的假底没有接顶的采用垛木、簇柱人工辅助接顶。立柱支护，材料选择要求：无腐蚀硬质圆木，Ø≥20cm，支护间距2.0m/棵～2.5m/棵，如假底发生变形，需根据实际情况加密。生产过程中主要的支护措施有事前支护与事后支护两种。事前支护：每个分层在回采进路时上盘、下盘进路必须留作第二次回采，以确保假底的安全。中间厚大矿体在回采过程中可以在采空区两帮预先做立柱支护（间距3m～5m，距帮0m～0.5m），以保证在回采相邻进程过程中假底受膏体充填未接顶的影响。事后支护：主要是对膏体充填后未接顶的部分，采用垛木支护。支护材料要求：立柱Φ20cm，无腐蚀的硬质材料。

1.4 膏体充填

采场回采结束后，进行采场平底工作，在采场底部用3mm～5mm钢筋铺垫金属网制作假底，假底形成后，建造封闭式隔墙，采场充填时，第一段用灰砂比1：4的充填料充填。

2 生产中存在的问题及措施

2.1 假顶破坏

整个人造假顶顶板经常出现人为破坏，膏体被炸落以及控制不好等现象，一是由于操作工责任心不强、顶眼布置不当、周边眼数少、装药量不合理等造成。二是由于采用YT一24型或7655气腿钻机钻凿顶眼时，操作人员高度不够，顶眼仰角大。在顶板凹凸不平的情况下，充填体与顶板的相对高度也相应变化，造成上部分层回采贫化损失，填充体与顶板位置如下图所示。

图1 填充体与顶板位置示意图

同时，凹凸不平的顶板易产生浮石，降低作业安全度。为了有效保护假顶，打眼时顶眼底和假底的间距至少为50cm，保证不打在假顶上，同时对在装药过程中，保证尽量少装药，若在施工过程中，不小心顶眼打在假顶里，则该孔报废，不允许装药爆破。

2.2 分层之间（转层）生产能力的衔接

以某矿体15分段1分层单体设计为例，整个1分层赋存矿石量23600吨，布置2条出矿道，分为2个盘区，共有28块矿房。每条出矿道或盘区所服务的矿房数量在人为设计时有多少之分。

为了转层的衔接的平衡，在回采时可主要集中先回采矿房多的出矿道，搭配回采矿房少的出矿道，让矿房多的出矿道先进入下一分层回采，分段采场所跨越的分层数不能超过2个分层。由于矿房多的出矿道先回采先转层，转层后，矿房多则采点多。矿房少的出矿道后转层，由于矿房少收尾快则转层快，最终分段采场所跨越的分层数不能超过2个分层，有利于生产能力的提升和协调。

2.3 充填接顶

根据实际生产情况，现场容易出现充填不接顶，特别是采用隔三采一或者隔一采一布置回采进路时，虽然能更加有效地控制围岩的变形，减小对围岩体的扰动，从而有效的控制围岩应力释放。但带来的最大问题是不能保证接顶，引入了桥墩形式，对部分矿房进行强制性接顶，形成桥墩支撑假顶，详细措施为一分层每条出矿道的最后一块矿房先不充填，等待下一分层相对应的空区形成后，统一从高处对低处充填确保接顶；为了充填二分层的空区接顶，可在一分层预埋充填管充填二分层；尽量不采用隔三采一或者隔一采一布置矿房，而采用从两端到中间的后退式回采，可以确保每一块矿房都是一边是矿体支撑一边是膏体支撑，达到回采安全；部分矿房可对假底进行挑顶充填。

3 结论

通过采用下向分层膏体采矿法，假底下作业有效解决了矿山顶板易垮落的重大安全威胁，提高了作业安全保障，改善了作业环境。在生产实践过程中，加强凿岩爆破技术及管理要求，有效控制了假底破坏；结合矿体形态，合理布置出矿进路，组织协调开采顺序，分层之间（转层）有序衔接，确保了生产能力；引入了桥墩形式，对部分矿房进行强制性接顶，确保了充填接顶。为此类矿山生产提供了实践参考依据。