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摘 要:本文结合实际采矿工程,首先论述一般的掘进巷道的方式,然后在此基础上论述了反掘进巷道方式。仅供交流借鉴。
关键词:胶结充填;采矿;掘进巷道;新方法
胶结充填采矿工艺已在采矿企业得到广泛应用,此法在黑色矿山的采矿量比重已超过12%,在有色矿山已达43%。胶结充填采矿法虽有种种优点,但由于结构特点方面的原因还存在一些严重缺点,特别是要掘进大量巷道。通过完善胶结充填法的结构要素,以及完善回采和充填工作组织,可以排除胶结充填采矿法所存在的一些问题。完善胶结充填矿房采矿法的途径之一,是在矿体边界上掘进巷道。
一、一般的掘进巷道方法
一般在胶结充填采矿区中,都是将稳定的矿体回采区段划分成3个垂直部分进行掘进。
首先开采中央部分。在两侧翼部分沿未来巷道轴线方向形成壁完,在前已向矿体掘进的巷道中钻凿水平深孔,爆破后将矿石存留在壁兔内。放出中央部分存留的矿石后,将柔性隔离层紧压在存留于壁兔内的矿石表面上,从底板铺到顶板,并用钢绳或绳索将其固定到进路巷道中。柔性隔离层用帆布或聚乙烯薄膜制成。在铺放柔性隔离层之前,沿全长和两端固好钢绳和绳索。
在固定好柔性隔离层和用充填隔墙隔离进路巷道之后,往采空区充放胶结充填料,而在充填料达到必要的强度之后,开始用铲运机清出壁兔内的矿石,形成水平凿岩巷道。从该凿岩巷道在两侧翼的二步骤矿房中钻凿扇形深孔。当矿石和围岩不太稳固时,通过减小暴露面参数和缩短暴露面的存在时间,可降低帮岩和充填料片落造成的矿石贫化。但是,在存留矿石堆上充放胶结充填料会降低与矿石接触的充填料的强度,因而下部矿房的人工顶板会发生局部冒落。但是,在分段之间形成自由空间时,采用柔性隔离层可能避免发生这种情况。为将爆下矿石与胶结充填料隔离开来,在柔性隔离层的下部均匀地从中央回采部分向运输水平放矿,直至达到前已向矿体掘进的下部分段巷道的顶板标高,然后停止放矿。
再后,用充填隔墙隔离分段巷道,往采空区充放胶结充填料达到上部分段巷道的底板水平,于是,即可在分段巷道之间形成自由空间。可根据充填体水平暴露面的稳固性确定。矿房的水平尺寸而根据围岩的稳固性和充填体或矿体垂直暴露面的稳固性条件确定分段高度。为了提高充填体水平暴露面的稳固性,在分段间自由空间工作面附近区段架设方框支架。在充填体达到必要的强度之后,依次按上述方法从下部分段放出存留的矿石和充填采空区。
重复上述工序直至全部采完和充填好中央部分矿房。从沿待采部分全长布置在分段间自由空间标高上的壁完中向两翼部分矿体钻凿炮孔。可沿阶段全高一次性放出侧翼部分采下的矿石和充填采空区。
二、掘进巷道新方法
1、尾砂胶结充填工作
某鐵矿在进行回采的过程中,采用的开采技术是胶结充填,相关矿场的回采充填工作已经完成,在进行下一步的回采矿房的具体开采过程中,需要在原有采矿场充填体的内部进行巷道的开采工作,主要的目的是服务于矿房采场底部的相关工作。就实践工作而言,充填体本身具有承载能力是有限的,但其对矿柱的受力条件起到较大的改善作用,有效的转移作用在矿柱上的应力,有利于采矿工作人员生命安全的保证,促使采矿作业顺利的完成。该项采矿工程的矿柱采场设计的灰沙充填比例是1:6,其的抗压强度在 2.0 MPa以上的范围,有利于胶结充填采矿中掘进巷道安全性的进一步保证。该矿场的底部10cm范围内的灰沙比是需要进行调整的,科学的配合比是 1:4,对现场的试块进行测试得出其的抗压强度在7.0 MPa以上的范围。但是由于采场底部残余爆破爆堆,充填体与矿石的接触存在离析现象,从而造成局部不稳定的情况。
2、巷道掘进光面爆破技术参数
在胶结充填采矿中,掘进巷道施工过程中,对巷道顶板与围岩的控制工作必须是十分必要的,在这项工作中,光面爆破技术是必须采用的,还需要对对凿岩爆破施工必须保证严格。为了有效的保证光面的爆破技术作用的充分发挥,需要对各种参数进行合理的选择,并对装药量进行严格的控制,同时还需要保证各种眼孔的布置工作趋于合理的状态,对岩石的抗压强度比其的抗拉强度高的这一特性进行充分的利用,从而实现对爆破应力的有效组织。立足于充填体单轴所具有的抗压强度,将其与普氏岩石分级表进行对照处理,可以直观的得出充填体单轴的抗压强度在 7.0MPa 以上范围岩石的坚固程度并不是很高,这种土质岩石的f值是0.7。
3、巷道支护技术要求
经过实践经验得出,在软岩巷道掘进施工完成之后,薄层混凝土的喷射工作需要及时完成,有利于围岩的封闭,对吸水和潮解风化问题的避免,有利于对围岩的进一步保护的功能。然后进行金属支架的架设工作和混凝土层的复喷等工作,促进一次支护结构的良好构建,增强其的支护抗力,同时促使其具有足够的柔性。所以,在掘进巷道的施工过程中需要每掘进两茬炮完成以后需要进行锚网喷联合支护是反掘巷道施工要求。由于充填体遭到破坏之后的块状会比较小,因此所采用的焊接金属网片的规格需要比较大,这种普通网度的抗拉性并不是很好。这时候就需要立足于胶结充填体掘道的特点,使用特制材质的网度金属网,对锚杆进行支护作用,促使支护的柔性得到较大的增强。由于胶结充填体的弯度破坏主要是垂直方向的,所以在支护顶板的时候需要使用双网片。经过研究表明,在采用锚杆进行支护的过程中中,需要在承载层中促使锚杆深入,促使锚杆发挥悬吊的作用,有效的连接关键层和破坏岩层,有利于破坏岩层垮落问题发生的避免。对相关的理论公式进行计算时,选取的锚杆长度在2.2m的范围,从而使锚杆抗拉强度的有效增强,而不用锚杆之间的间距需要控制在700mm的的范围内。而混凝土薄层的喷射厚度需要控制在100mm的范围,这时候就需要对混凝土的配合比进行严格的控制,并且需要对风压和水压进行有效的掌握,同时需要做到实时的调节作用,还需要在拌和混凝土的过程中需要添加适量的增强剂和防水剂,从而使混凝土喷射回弹率得到有效的降低,进而使巷道的支护质量得到增强。
三、结语
综上所述,在胶结充填体采矿中掘进巷道施工过程中,需要严格控制充填体的强度、爆破施工和支护技术等方面,可以有效的保证掘进巷道施工质量。在具体的施工过程中,需要做到施工组织设计方案的完善和健全,并做到具体问题具体分析,并采取具有针对性地措施进行问题的处理。通过实践表明,在胶结充填采矿中掘进巷道的施工过程中,只要将光面爆破技术和支护技术等方面的较好掌握,有利于巷道施工质量的保证,能够在安全环境中进行施工作业,有利于保证施工的高效性。
参考文献
[1] 裴启涛,陈建宏,王子哲,程运材. 胶结充填技术在矿山的应用[J]. 矿业快报. 2008(05)
[2] 王劼,郑怀昌,陈小平. 充填采矿法胶结充填体力学作用分析[J]. 有色金属. 2004(03)
[4] 饶运章,黄文钿,赵奎,邓飞. 低廉胶结充填料的试验研究[J]. 有色金属(矿山部分). 1997(05)
[5] 周爱民,廖全佳. 丰山铜矿分段碎石胶结充填法试验研究[J]. 世界采矿快报. 1997(06)
[6] 周正濂. 多组分胶结充填料制备质量的统计分析[J]. 世界采矿快报. 1991(27)
关键词:胶结充填;采矿;掘进巷道;新方法
胶结充填采矿工艺已在采矿企业得到广泛应用,此法在黑色矿山的采矿量比重已超过12%,在有色矿山已达43%。胶结充填采矿法虽有种种优点,但由于结构特点方面的原因还存在一些严重缺点,特别是要掘进大量巷道。通过完善胶结充填法的结构要素,以及完善回采和充填工作组织,可以排除胶结充填采矿法所存在的一些问题。完善胶结充填矿房采矿法的途径之一,是在矿体边界上掘进巷道。
一、一般的掘进巷道方法
一般在胶结充填采矿区中,都是将稳定的矿体回采区段划分成3个垂直部分进行掘进。
首先开采中央部分。在两侧翼部分沿未来巷道轴线方向形成壁完,在前已向矿体掘进的巷道中钻凿水平深孔,爆破后将矿石存留在壁兔内。放出中央部分存留的矿石后,将柔性隔离层紧压在存留于壁兔内的矿石表面上,从底板铺到顶板,并用钢绳或绳索将其固定到进路巷道中。柔性隔离层用帆布或聚乙烯薄膜制成。在铺放柔性隔离层之前,沿全长和两端固好钢绳和绳索。
在固定好柔性隔离层和用充填隔墙隔离进路巷道之后,往采空区充放胶结充填料,而在充填料达到必要的强度之后,开始用铲运机清出壁兔内的矿石,形成水平凿岩巷道。从该凿岩巷道在两侧翼的二步骤矿房中钻凿扇形深孔。当矿石和围岩不太稳固时,通过减小暴露面参数和缩短暴露面的存在时间,可降低帮岩和充填料片落造成的矿石贫化。但是,在存留矿石堆上充放胶结充填料会降低与矿石接触的充填料的强度,因而下部矿房的人工顶板会发生局部冒落。但是,在分段之间形成自由空间时,采用柔性隔离层可能避免发生这种情况。为将爆下矿石与胶结充填料隔离开来,在柔性隔离层的下部均匀地从中央回采部分向运输水平放矿,直至达到前已向矿体掘进的下部分段巷道的顶板标高,然后停止放矿。
再后,用充填隔墙隔离分段巷道,往采空区充放胶结充填料达到上部分段巷道的底板水平,于是,即可在分段巷道之间形成自由空间。可根据充填体水平暴露面的稳固性确定。矿房的水平尺寸而根据围岩的稳固性和充填体或矿体垂直暴露面的稳固性条件确定分段高度。为了提高充填体水平暴露面的稳固性,在分段间自由空间工作面附近区段架设方框支架。在充填体达到必要的强度之后,依次按上述方法从下部分段放出存留的矿石和充填采空区。
重复上述工序直至全部采完和充填好中央部分矿房。从沿待采部分全长布置在分段间自由空间标高上的壁完中向两翼部分矿体钻凿炮孔。可沿阶段全高一次性放出侧翼部分采下的矿石和充填采空区。
二、掘进巷道新方法
1、尾砂胶结充填工作
某鐵矿在进行回采的过程中,采用的开采技术是胶结充填,相关矿场的回采充填工作已经完成,在进行下一步的回采矿房的具体开采过程中,需要在原有采矿场充填体的内部进行巷道的开采工作,主要的目的是服务于矿房采场底部的相关工作。就实践工作而言,充填体本身具有承载能力是有限的,但其对矿柱的受力条件起到较大的改善作用,有效的转移作用在矿柱上的应力,有利于采矿工作人员生命安全的保证,促使采矿作业顺利的完成。该项采矿工程的矿柱采场设计的灰沙充填比例是1:6,其的抗压强度在 2.0 MPa以上的范围,有利于胶结充填采矿中掘进巷道安全性的进一步保证。该矿场的底部10cm范围内的灰沙比是需要进行调整的,科学的配合比是 1:4,对现场的试块进行测试得出其的抗压强度在7.0 MPa以上的范围。但是由于采场底部残余爆破爆堆,充填体与矿石的接触存在离析现象,从而造成局部不稳定的情况。
2、巷道掘进光面爆破技术参数
在胶结充填采矿中,掘进巷道施工过程中,对巷道顶板与围岩的控制工作必须是十分必要的,在这项工作中,光面爆破技术是必须采用的,还需要对对凿岩爆破施工必须保证严格。为了有效的保证光面的爆破技术作用的充分发挥,需要对各种参数进行合理的选择,并对装药量进行严格的控制,同时还需要保证各种眼孔的布置工作趋于合理的状态,对岩石的抗压强度比其的抗拉强度高的这一特性进行充分的利用,从而实现对爆破应力的有效组织。立足于充填体单轴所具有的抗压强度,将其与普氏岩石分级表进行对照处理,可以直观的得出充填体单轴的抗压强度在 7.0MPa 以上范围岩石的坚固程度并不是很高,这种土质岩石的f值是0.7。
3、巷道支护技术要求
经过实践经验得出,在软岩巷道掘进施工完成之后,薄层混凝土的喷射工作需要及时完成,有利于围岩的封闭,对吸水和潮解风化问题的避免,有利于对围岩的进一步保护的功能。然后进行金属支架的架设工作和混凝土层的复喷等工作,促进一次支护结构的良好构建,增强其的支护抗力,同时促使其具有足够的柔性。所以,在掘进巷道的施工过程中需要每掘进两茬炮完成以后需要进行锚网喷联合支护是反掘巷道施工要求。由于充填体遭到破坏之后的块状会比较小,因此所采用的焊接金属网片的规格需要比较大,这种普通网度的抗拉性并不是很好。这时候就需要立足于胶结充填体掘道的特点,使用特制材质的网度金属网,对锚杆进行支护作用,促使支护的柔性得到较大的增强。由于胶结充填体的弯度破坏主要是垂直方向的,所以在支护顶板的时候需要使用双网片。经过研究表明,在采用锚杆进行支护的过程中中,需要在承载层中促使锚杆深入,促使锚杆发挥悬吊的作用,有效的连接关键层和破坏岩层,有利于破坏岩层垮落问题发生的避免。对相关的理论公式进行计算时,选取的锚杆长度在2.2m的范围,从而使锚杆抗拉强度的有效增强,而不用锚杆之间的间距需要控制在700mm的的范围内。而混凝土薄层的喷射厚度需要控制在100mm的范围,这时候就需要对混凝土的配合比进行严格的控制,并且需要对风压和水压进行有效的掌握,同时需要做到实时的调节作用,还需要在拌和混凝土的过程中需要添加适量的增强剂和防水剂,从而使混凝土喷射回弹率得到有效的降低,进而使巷道的支护质量得到增强。
三、结语
综上所述,在胶结充填体采矿中掘进巷道施工过程中,需要严格控制充填体的强度、爆破施工和支护技术等方面,可以有效的保证掘进巷道施工质量。在具体的施工过程中,需要做到施工组织设计方案的完善和健全,并做到具体问题具体分析,并采取具有针对性地措施进行问题的处理。通过实践表明,在胶结充填采矿中掘进巷道的施工过程中,只要将光面爆破技术和支护技术等方面的较好掌握,有利于巷道施工质量的保证,能够在安全环境中进行施工作业,有利于保证施工的高效性。
参考文献
[1] 裴启涛,陈建宏,王子哲,程运材. 胶结充填技术在矿山的应用[J]. 矿业快报. 2008(05)
[2] 王劼,郑怀昌,陈小平. 充填采矿法胶结充填体力学作用分析[J]. 有色金属. 2004(03)
[4] 饶运章,黄文钿,赵奎,邓飞. 低廉胶结充填料的试验研究[J]. 有色金属(矿山部分). 1997(05)
[5] 周爱民,廖全佳. 丰山铜矿分段碎石胶结充填法试验研究[J]. 世界采矿快报. 1997(06)
[6] 周正濂. 多组分胶结充填料制备质量的统计分析[J]. 世界采矿快报. 1991(27)