采用普通房柱法回采顶底间柱残留矿体 ! 曹明秋， 肖迪民， 段正龙 （锡矿山闪星锑业有限责任公司， ! 湖南 冷水江市! #$%78 7? /84A8B C8D6:?B EA, FD， FG89:;64H4789，I6878 #$%487） 892,G M7B: A ?GKALG? 48G?7= ?G:A6?KG 78D A =G89;G8 =4JG4G AJ 48G:, (A GNO=A?G ;G D4JJ4K6= 78D ?G878 A?G:，7A68 AJ GK;8A=A94K7= GJJA?: 7?G 75G8 48 2A6;G?8 48G 7?G7 AJ 3456789:;78，78D 7 JGM AJ :AOG489 G;AD: 7?G O6 JA?M7?D, /A89 ;G，KAA8 ?AA 78D O4=7? G;AD 4: 64=4PGD A: KAA8=B, C ;7: ;G 7DQ L7879G: AJ ?G=47R=G :7JGB，JG7:4R=G GK;8A=A9B，:A68D GKA8AB， 78D KA8LG84G8 7879GG8，GK, (;7 K78 RG :O?G7D M4DG=B JA? :44=7? 48G: A ?GKALG? ;G D4JJ4K6= 78D ?G878 A?G:, : ;$AD 随着南矿生产向深部中段发展， 深部中段矿量 越来越难以满足当前生产需求。在浅部因历史原因 保有大量的残留矿石， 要保持南矿现有生产能力不 下降， 浅部难采残矿回采是深部中段开采矿量不足 的重要补充来源。近年来， 南矿做了大量的难采残 矿回采方案探索， 并从中取得了不少成功经验， &+ U&% 年难采残矿回采矿量始终保持在 1 万 左 右， 为保持南矿现有生产能力起到了重要作用。 南矿$ 中段1# 采顶底间柱属$ 中段%$ 采至1# 采与% 中段# 采采用房柱法开采时残留的顶柱 （间 柱） ， 该区域于#-1& 年代回采， 原采空区均已采用尾 砂充填处理。根据$ 中段%$ 采至1# 采和% 中段# 采残采资料， 矿柱沿走向长约 & U %& ， 倾向长约 #& U# ； 矿体倾角为 #%V U &V， 呈似层状产出且 连续性好， 厚约 # U1 ， 矿石品位为 +, %W， 矿体裂 隙节理发育， 1 X# U#*； 矿体顶板为 )+2 U#夹层页 岩， 1 X+ U1， 不稳固； 矿体底板为稳固硅化灰岩， 1 X # U#*， 具有很高的回采价值。 #! 回采方案及采场结构参数的选取 , = 回采方案 根据 $ 中段 1# 顶底间柱的地测资料， 进行残采 开采方案比较， 采用南矿现应用的普通房柱法进行 回采具有回采工艺简单， 技术可行， 安全可靠， 经济 合理， 管理方便等优点。考虑到 1# 顶底柱上方及右 侧均为尾砂充填， 选择采场沿走向布置， 在两侧布置 切采进行回采。 采场结构参数选取 从提交的残采资料分析， 1# 采顶底间柱在 % 中 段 # 采及 $ 中段 %$ 和 1# 采回采时， 其上方应力转 移到两侧原生矿柱上并达到新的应力平衡状态。当 采用尾砂充填采空区后，1# 采顶底间柱起到了支 撑其上方采空区尾砂充填体自重产生的压应力和右 侧尾砂充填体产生的侧压力， 所以可视其上方尾砂 充填体为强度很低厚度很厚的软弱层 （但不能忽视 采空区顶板部分压应力在尾砂充填体的传递作 用） ， 1# 采顶、 底间柱视为矿块。当采场开采时， 采 场顶板在上覆围岩和充填体自重作用下， 顶板岩层 产生下沉弯曲， 同时在顶板中央形成拉伸作用， 而且 在采场顶板到两帮转角处形成拉应力并产生张裂 &1 年 # 月! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 采矿科学技术前沿论坛论文集! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! YAL, &1 !收稿日期： &1 0&- 0# 作者简介： 曹明秋 （#-%* 0 ） 男， 工程师， 主要从事矿山生产采矿技术管理工作, 隙， 因此， 采场宽度可按固端梁理论进行近似估算。 ! !# ! （!$% & ） # $（!） 式中： !$ 采场顶板许用抗拉强度，!$ ! (， ( 为安全系数； % 采空区充填体厚度， 平均取 %& # ； & 充填体容重， 取 & ()& # *+, -。 由岩石介质力学参数查得充填体抗拉强度 ! ( )# *+, )， 考虑采场顶板是原采场底板， 岩层的整 体性在上采回采时已受严重损坏， 裂隙弱面多， 故取 安全系数 ( (， ! ( .& -/ ， 根据以上计算结果， 参 照南矿现用的普通房柱法结构参数， 将采场回采宽 度由 0 改为 . （包括切采） ， 间柱尺寸选用 1 ， 采场顶板护顶层厚由 #& 0 2 !& ) 改为 )& # 2)& $ ， 采场斜长视矿体情况而定， 但最长不超过 运输设备的有效长度。 )3 工程布置及实施 采场工程布置见图 !。布置在靠 / 中段 .! 采 壁的右侧漏斗、 通路， 与 .! 顶柱残留矿体构成出矿、 通路系统， 然后沿矿体走向布置切割天井， 天井前端 与 中段老 ) 运道贯通形成通风、 充填系统。沿天 井方向每隔!# 布置一个切采， 其切采之间的间柱 应布置在上下采原生丁脚上， 确保采场开采时顶板 应力在重新分布过程应力全部转移到原生丁脚上。 图 ! 采场工程布置 #& !采准施工 根据平面布置， 先沿 / 中段 .! 采壁的右侧向 .! 顶柱残留矿体施工漏斗、 通路； 待互相贯穿后再 掘天井与 中段老 ) 运道贯穿， 构成一个完整的回 采、 运输、 通风、 通路、 充填系统。由于矿体厚度不一 致， 当矿体厚度小于) 时， 天井底板要局部掘在硅 化灰岩或下采的充填体中， 严禁揭露上采空区底板， 保护好与上采空区 )& # 2)& $ 厚的护顶层， 以防止 尾砂下塌。 #& # 回采施工 回采系统形成后， 先沿采场天井拉底， 拉底高度 为 )& $ 左右， 作业面可按 “一字” 形或阶梯形向前 拉底； 拉底结束后采取后退式刁修顶与掏切作业。 当刁修顶到掏切位置时停止后退式刁修顶作业， 待 侧掏切采回采作业结束并出完矿后再退到切采口子 处进行下轮刁修顶和下一个切采掏切作业工序。 #& $ 采场顶板管理与安全措施 （!）由于矿体厚度不一致， 从采场开始拉底在 采场天井的两侧每隔 标一组拉底数据， 指导采 场拉底作业。 （)）拉底结束在进行刁修顶作业时， 根据修改 后的资料重新标设刁修顶厚度， 以指导刁修顶作业 保护顶板。 （-）对资料变化大的地方实行现场把关指导， 一般每周不少于两次现场施工检查。 （下转第 %& 页） $) 3 曹明秋， 等： 3 采用普通房柱法回采顶底间柱残留矿体 有水泥浆结石充填胶结， 对结石体而言， 固结比较 好， 但受机械破碎， 多呈碎块状。在钻孔中所采取的 水泥浆结石， 因受到了注浆压力的压实挤密作用， 其 抗压强度在 !# $% & (# ( )*+ 之间， 渗透系数在 （# $, -! .%）& （# %, -!.!）/01 2 之间， 反映出 结石强度高， 抗渗性能强的特点， 对结石体而言， 能 满足帷幕墙体强度和抗渗性能的要求。将检查孔进 行的压水试验成果， 绘制成检查孔与勘察孔综合透 水率随深度变化曲线见图 $。从图 $ 可看出， 注浆 后帷幕的透水率显著减小。 图 ! 综合单位透水率随深度变化曲线 3 3 注浆技术是一门以经验为主的学科， 它涉及到 多学科和多种技术， 在理论上尚不成熟 $ &4， 特别是 矿山帷幕注浆， 由于各矿山情况不一样， 目前尚无很 成功的经验可借鉴。但注浆效果检测及评价非常重 要， 是注浆工程的一项重要环节。 通过多项检测和评价， 认为大红山矿帷幕轴线 方向大的溶洞、 裂隙基本被帷幕注浆浆液所充填， 注 浆后帷幕的透水率显著减小， 注浆帷幕堵水效果明 显， 帷幕注浆的质量较好， 可发挥显著的截流作用， 完全达到了帷幕注浆的目的， 为矿山今后安全生产 打下了坚实基础。 致谢： 大红山矿帷幕注浆技术工作主要由熊祖堂高工主 持， 本文参阅了他提供的大量技术资料， 在此表示感谢！ 参考文献： ! 中南勘察基础工程总公司， 湖北省大冶市大红山矿业有限公 司# 帷幕注浆防治水工程帷幕注浆施工竣工报告 5 # 武汉： 中南勘察基础工程总公司， $(# $ 长沙矿山研究院# 湖北省大冶市大红山矿业有限公司# 帷幕注 浆防治水工程专项评价报告 5 # 长沙： 长沙矿山研究院， $(# 6 郝3 哲， 王介强， 刘3 斌# 岩体渗透注浆的理论研究 7 # 岩石 力学与工程学报， $!， $ （） ： %$ &%(# 杨米加， 陈明雄， 贺永年# 注浆理论的研究现状与发展方向 7 # 岩石力学与工程学报# $!， $ （(） ： 46% &4!# , 王3 杰， 杜嘉鸿# 岩土注浆技术的理论探讨 7 # 长江科学院 院报， $， !8 （(） ： 4$ &4,# ( 罗平平， 等# 岩体注浆理论研究现状及展望 7 # 山东科技大 学学报 （自然科学版） ， $,， $ （!） ： $( &$4# 8 张景秀# 坝系防渗及灌浆技术 ) # 北京： 水利电力出版社， !%$# 4 何修仁# 注浆加固与堵水 ) # 沈阳： 东北工学院出版社， ( !%# （上接第 !# 页） （）加强对炮眼排列的技术指导。根据每个不 同的剖面到实地向作业人员讲清每个炮眼排列方向 与倾角， 以保证爆破后采场顶板完整。 （,）采取快采快出的方针加快采出进度， 使采 空区能及时得到充填， 以有效控制采空区与周边压 地压活动。 63 施工效果及评价 该采场在技术组和残采施工队的积极配合下， 从 $ 年 8 月施工到 $( 年 , 月共采出残采矿石 $ 9， 回收锑金属含量共计 84# 9， 达到了预期 目的。根据 !%! & $ 年南矿残采含量平均效益 ,4% 元1 9 计算， 为企业创造经济效益 6$,# ! 万元。 实践证明， 该方案具有回采工艺简单， 安全可 靠， 技术可行， 经济合理， 管理方便， 工效较高， 可以 在类似难采残矿回采条件下推广应用。 % 矿 业 研 究 与 开 发3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 会议论文集3