松散体内成巷残矿回采方法的探讨

曹 俊

（山西中条山有色金属集团有限公司篦子沟矿业有限公司，山西 垣曲 043703）

1 矿山概况

篦子沟矿业有限公司矿体属缓倾斜矿体，采用有底柱分段崩落的采矿方法。自2016年残矿回收以来，主要是通过疏通各分段层底盘未崩落电耙道的方式进行资源回收，处理矿量为50万t/年。经过五年的生产实践表明，虽然残矿回收取得了很好的成效，但在生产中经常出现电耙道破坏严重、斗颈处被大块矿石高位卡塞不能继续放出，以及处理起来对施工和安全都有着极大的风险问题，往往为了安全而放弃回收，使得好多出矿斗并没有达到预计出矿量就提前结束，从而造成不少的资源损失。

2 电耙道回收残矿现状及难点

1）有底柱分段崩落法的采场底部结构复杂，在斗穿、斗颈等工程的切削作用下，破坏了它的整体性，其强度受到很大的削弱，应力集中的现象也比较严重，在回采过程中因地压加大，还导致耙道变形和严重破坏。耙道需要多次支护，而出矿与支护经常是交替进行，甚至有的耙道因无法修复而不具备安全出矿条件，造成了资源无法回收。

2）底部漏斗颈流通断面相对较小，矿石卡斗频繁，严重地影响采场单位面积采矿、出矿强度的提高。现阶段对大块卡斗的处理方法主要是用竹竿在端部捆绑上炸药包与3~5 m的导爆管雷管一起送入卡斗处强制崩落大块，以此来进行大块处理。此方法虽然操作简单但是不排除人员频繁钻斗敷药的可能，且过程中存在炸药单耗高、对电耙道及斗口产生破坏震动等不利因素，造成较大的安全隐患。同时，由于不能有效地管理和控制放矿，致使矿石损失率和贫化率较高。

3）由于采用电耙出矿的局限性，导致紧邻崩落区的出矿斗无法形成，从而造成矿量损失。

4）根据端部矿岩移动规律，椭球体两侧和正面存在脊部损失，使得矿量无法放出而造成矿量损失，见图1。

图1 崩落法放矿时矿石残留的三种形式

3 方案的确定

根据在电耙道层回收残矿的实际经验来看，电耙道层地压变化大，普遍存在变形、开帮支护，再变形再开帮支护的被动循环。对于抗压能力明显不如电耙道层的松散体而言，若继续选择上述施工工艺无论是回收率还是采矿成本都不是最理想的。鉴于松散岩体结构空隙杂乱，抗拉、抗剪强度及内聚力几乎为零，表现出松、散、碎、空隙及岩移量较大等特点，在这种介质中掘进和支护巷道，则应采取短掘短支、边掘边支、弱爆破、早封闭、超前支护配合金属支架的施工原则进行安全施工，并减少掌子面顶帮岩体的暴露和出渣时间，以提高巷道的稳固性。掘进、砼联合作业时，在强采强出的可回收区域上面构筑人工假顶，为下面矿石的回收创造安全的作业环境。由于松散体自身的松、散特点，掘进成巷过程中极易受到来之顶板冒落和两侧岩体向巷道水平移动推力的影响。所以，为了提高掘进速度和成巷率，并结合以往经验，决定采用25U型钢可缩性支架一次成巷的施工方案。

作业面可选择在丢斗矿量多、品位高、周围无相邻出矿耙道的区域，选用效率高的电动铲运机加25U型钢拱架和钢板网，采用进路后退式回采的方式，直接从电耙道的上分层进入松散体内，施工不同方向的切巷作为出矿进路，利用新工艺可最大限度地回收残矿资源，减少损失，见图2。

图2 新工艺下回收残矿资源模式图

3.1 产前准备工作

1）深入现场熟悉工作环境。恢复照明、电缆及风水管路的敷设、废弃溜井的封闭等。

2）铲运设备的选型。根据原有巷道规格和合格大块的尺寸选择相适应的电动铲运机。

3）电器设备的选型。技术人员计算出所有电器设备的最大总负荷，以此为依据选择相配套的电器设备。

3.2 具体回采实施步骤（以图2为例说明）

1）溜矿井的设置。在电耙道层利用电耙把原溜矿井填满至90%，施工人员从溜井口搭设的操作平台原位开始上掘溜井，直至上分段堑沟层（6穿）端部原岩体内，作为铲运机出矿溜矿井。若无原溜矿井可用，则必须先在采场端部新施工溜矿井。

2）在耙道层封堵斗穿。用中深孔强制崩落耙道桃形，用崩落的松散体回填耙道，使其无空场，防止铲运机在上分段松散体内作业时'掉底'。

3）铲运机从底盘原有巷道进入6穿。通过前进式掘进+钢网支护的方式进入原采场堑沟层松散体内，以6穿为中心掘进到与下分段崩落区交界处后停止前进，随后在端部进行后退式回采，待回采结束后，分别向左、右方向施工分切巷，进行'间柱'的回采，以此类推。

4）后退式回采顶板及两帮矿体，拆一架出一架每架钢梁分担的矿量。由于矿体已松动过，矿体可自流至铲运巷道内，若出现的板结高度在3 m范围内可采用长竹竿端部捆扎药包，送入卡斗处进行爆破处理；若板结高度大于3 m，则可根据具体情况在回采巷道内施工深孔或底部拉底，增加落矿面积，使其自然下落。

5）由于是松散体内独头巷道，不具备施工独立的回风系统，故采用混合式通风方式进行强制性通风。利用高压风冲洗工作面，将污风经抽风机抽到底盘总回风道内。

6）对出矿过程中出现的大块，通过铲运机挑至专用爆破硐室集中凿岩进行二次破碎。

4 特殊地段掘进施工

对于特殊需预支护的地段，一般可采用长度为3 m，型号为18~24 kg/m的轨道在一端从上向下呈45°削尖，利用改装过的YT-28机头产生的推力向上15°前插置钢梁上部松散体内，使其对顶板进行预支护，一般使用8~10根，呈紧密型平行排列。为防止顶板及两帮碎毛掉落和前插轨道翘起脱落，接顶后应将超前插轨道与拱梁的接触面焊接牢固，并用钢板网对顶板及两帮进行封闭。

钢板网：采用5 mm厚的钢板一次压制成合格菱形孔网，孔网参数为5 mm×5 mm。

5 残矿回采安全保障技术

由于此次残矿回收基本上都在地压活动较强、围岩稳固性较差、岩石移动性和安全隐患较大的松散体区域内进行矿石回收作业，这就对安全保护措施提出了严格的技术要求。为此，工程技术人员应根据回收方案工艺的特点，提高风险预见预判能力，编制和制定松散体内残矿回收安全技术措施，并在残矿回收实践中不断完善。

1）U型钢接头是拱形金属支架的关键部位，要经常检查其工作情况，发现卡揽歪斜或松脱时，要及时扶正、拧紧。接头部分及顶梁下端的0.3~0.4 m以内不敷设背板，为防止背板妨碍支架的可缩性能。两架U型钢架之间焊接50 mm×50 mm×5 mm的角钢作为拉手，以提高支护的稳定性，防止放炮时崩倒、偏心受压、支架歪斜变形。

2）为防止开挖时两帮松散体向内移动挤压，造成巷道变形，可以以U型钢拱架为支点，向两帮打入长1.5 m的锚杆或圆钢，与巷道走向成30°角，并水平插入两帮移动散体作为两帮支护，支护成八字形向两边张开。

3）放顶前要对相邻完好金属钢梁的松紧度进行确认，对回采巷道顶板及两帮的浮石进行处理，防止滚动。

4）放顶后，对相邻完好钢梁、顶板和边帮进行再加固，确认安全后，方可回收落下的残矿。

5）当出现松石被几块矿石交错卡塞时，采用竹子撑顶炸药包送入卡塞处爆破的方法处理，以达到放顶泄压目的。严禁人员钻入松散体内处理。

6）若进行底部爆破拉底，应对顶板全面进行检查，要设防崩棚措施，对稳固性不好的地方采用超前预支护或临时支柱进行支护，对出现的浮石要及时处理。

7）作业前应认真检查作业地点的安全情况，安全监控人员要利用人、机、物等设备工具24 h对该点进行监测、监控，发现异常及时汇报，出现严重危及人身安全的征兆时，要及时组织人员撤离危险区，同时设置警戒和照明标志，禁止人员和车辆进入，并报告矿有关领导及时处理，经技术职能和安全部门确认安全后方可继续作业。

6 结语

为实现残矿的高效回采，通过对现状技术的研究和无轨设备的引进，虽然前期购买设备费用较大，但可以利用铲运机的灵活性和高效性，加上必要的安全措施，直接进入松散体内构筑的人工巷道，不但解决了成巷难、大块频繁高位卡斗的问题，而且可充分回收残矿矿量，最大限度地降低损失。在生产实际运用当中，对于松散体底部已充填或是实体的采场，铲运机可直接进入进行回采作业；但对于底部不是实体、未充填或不能确定有无'楼板'的采场，为防止发生意外，应采用先进的探测扫描设备对底部进行探测，或对松散体进行预注浆形成人工假底，以减弱脚底松散体的流动性，使其形成一个整体，从而确保安全。