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關(guān)鍵詞：地下開采; 大規(guī)模; 充填采礦方法; 分段空場
Abstract: underground metal mine waste rock and tailings produced in the surface, depositing large amounts of land and farmland, underground mining can cause the surface faulting and subsidence, the destruction of the natural landscape and environment protection. In recent years, the state attaches great importance to rational development and utilization of mineral resources, reduce the waste of land protection, the protection of the natural environment, in the face of these problems, underground mining share than major iron mining, backfill mining method is used, development trend.
Key words: underground mining; mass; sublevel open stope filling mining method;
中圖分類號： P578.4+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
1.前言
金屬礦山充填采礦方法主要用在礦石品位高的富礦，有色、稀有和貴金屬礦床開采，而鐵礦山在九十年代以前，由于多方面原因應(yīng)用的甚少。1987年程潮鐵礦東區(qū)擴建改造可行性研究，長沙院和鞍山院在投標(biāo)中，長沙院由于采用充填采礦方法，是未能中標(biāo)的主要原因。
改革開放以來，礦業(yè)也得到迅猛發(fā)展，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，目前我國年采礦總量超過50億t，而產(chǎn)生的廢石、尾礦累積存放量達(dá)60億t（僅金屬礦山就達(dá)40億t）,且以每年近3億t的速度增長。廢石、尾礦存放在地表，直接破壞和侵占土地1.4—2.0萬hm2,且以每年200 hm2的速度增加，目前，我國人均耕地面積不足0.08 hm2，僅為世界平均水平的1/4，占用耕地面積的增加，將會影響糧食問題。地下開采引起地表錯動塌陷毀地200萬hm2，且以每年2.5萬hm2的速度增長，因地表錯動塌陷災(zāi)害的城市近40個，造成嚴(yán)重災(zāi)害的25個。
鑒于上述因礦山開采，產(chǎn)生的廢石和尾礦存放在地表，占用大量的土地和耕田，特別是尾礦存放的尾礦庫，如果設(shè)計和管理不善，會造成蔓壩和潰壩事故。由于地下開采，空區(qū)處理不當(dāng)引起地表錯動和塌陷，破壞了自然景觀和環(huán)境保護(hù)，產(chǎn)生了各種災(zāi)害。近幾年來國家高度重視礦產(chǎn)資源開發(fā)利用，土地保護(hù)減少浪費，環(huán)境保護(hù)等一系列法律法規(guī)文件。對于地下開采比重大的鐵礦，面對上述各種災(zāi)害，應(yīng)采取何種方法應(yīng)對和防治措施，提出了應(yīng)用充填采礦方法，是發(fā)展的方向。
近幾年來已有草樓鐵礦、李樓鐵礦、鄭家坡鐵礦、諾普鐵礦和徐樓鐵礦等設(shè)計和采用充填采礦方法，國防鐵礦方案設(shè)計亦采用充填采礦方法。
2.充填采礦方法減少廢石、尾礦存放量
地下開采產(chǎn)生的廢石和尾礦，存放在地表侵占大量土地和耕田，把這些廢石和尾礦還原再充填井下采空區(qū)，不但節(jié)省占用大量土地和耕田，而且能減少和防止地表大面積錯動和塌陷等許多優(yōu)點。
2.1減少尾礦存放尾礦庫容積
選廠排出的尾礦充填井下，能減少尾礦在地表存放尾礦庫容積。以草樓鐵礦為例，估算能減少尾礦庫容量。
草樓鐵礦初步設(shè)計，礦山規(guī)模200萬t/a，原礦品位30.42%，采出品位26.54%，選礦工藝為三段一閉路的破碎磨礦工藝，其中中碎前篩上拋尾，產(chǎn)率14 .12%，干選年產(chǎn)量28.24萬t/a，排出尾礦尾砂產(chǎn)率53.85%，尾砂年產(chǎn)量107.7萬t/a，篩上干選尾礦和排出尾砂尾礦總量135.94萬t/a，占礦山規(guī)模68%。將選廠排出的尾砂經(jīng)旋流器分級后不能用于充填的細(xì)尾礦，粒度-37um以下占14%，排放尾礦庫，其余大部分占尾礦量的86%粗尾砂充填井下，也就是說，地表庫容量比原庫容量減少86%。
2.2減少廢石存放量
地下開采，開拓掘進(jìn)、采準(zhǔn)切割和選廠中碎之前，篩上拋尾廢石，可進(jìn)行破碎，使其破碎粒度能滿足充填要求時，充填井下采空區(qū)，不但能減少廢石在地表存放量，而且能補充井下充填量的不足。
3.降低礦石損失率和貧化率
3.1降低礦石損失率
金屬礦山地下開采，由于采礦方法不同，采礦工藝各異，礦石損失率也有差別。崩落采礦方法，礦石損失率在20%以上，其中無底柱分段崩落采礦方法有時高達(dá)近30%。空場采礦方法損失率在20%以下。充填采礦方法可用膠結(jié)充填，采場不留頂?shù)字烷g柱，回采率可達(dá)85%以上。草樓鐵礦設(shè)計回收率88%，國防鐵礦方案設(shè)計，回收率85%。
3.2降低礦石貧化率
采用充填采礦方法，能夠減少井下空區(qū)周圍巖體移動和地表錯動，能減少采礦時上部巖石和砂土進(jìn)入開采的礦石中，從而降低礦石貧化率。草樓鐵礦上部為四系粘土層和流沙含水層，采用充填采礦方法能防止粘土層和流沙層進(jìn)入礦體，減少貧化。而且防止流沙層中最大湧水量8000—10000m³/d湧入井下，減少了坑內(nèi)排水量，杜絕了流砂湧入井下發(fā)生安全事故。草樓鐵礦礦石貧化率設(shè)計9%。國防鐵礦采用由最下中段向上中段的回采順序，防止了地表第四系泥土進(jìn)入礦石中，設(shè)計貧化率應(yīng)是10%，但因為礦石中夾石多，不能分采不能剔除，貧化率為20%。
4，減少地表錯動防止地表塌陷
鐵路橋涵臺背填土的組成及壓實指標(biāo)應(yīng)按設(shè)計文件及施工規(guī)范要求進(jìn)行分層填筑壓實，其檢測是按相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)在施工過程中完成。由于臺背回填區(qū)域施工空間狹窄，大型壓實機具的使用受到限制，施工中往往采用小型夯實機具進(jìn)行施作，很難達(dá)到壓實指標(biāo)要求；另外，由于填土施工過快，沒有嚴(yán)格按分層填筑、碾壓、檢測進(jìn)行施工，造成壓實指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；最終導(dǎo)致回填區(qū)域填土不穩(wěn)定，工后超限沉降大，且不均勻。臺背回填區(qū)域填土屬于隱蔽工程，對于發(fā)生超限沉降及變形問題，責(zé)任方較難認(rèn)定。
對已施工完成的回填區(qū)域填土的檢測，目前尚無統(tǒng)一的規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)可循。本文按照或參照現(xiàn)行有效的國家及行業(yè)勘察、土工試驗規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)，采用勘察方法，對已施工完成且發(fā)生嚴(yán)重不均勻超限沉降的橋涵臺背填土進(jìn)行檢測，定性地評價回填區(qū)域填土狀況，為加固處理方案提供指導(dǎo)依據(jù)。
二、勘察執(zhí)行的主要規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)
1.《鐵路工程巖土分類標(biāo)準(zhǔn)》TB 10077-2001、J123-2001
2.《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》TB 10012-2007、J124-2007
3.《鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程》 TB 10018-2003、J261-2003
4.《鐵路工程地質(zhì)鉆探規(guī)程》TB 10014-2012、J1413-2012
5.《鐵路工程土工試驗規(guī)程》TB 10102-2004
6.《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》 TB10001-2005
7.《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》TB10106-2010 、J1078-2010
8.《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）GB 50021-2001
9.《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（試行）TB10621-2009及《新建時速200～250公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》鐵建設(shè)（2005）140號文過渡段相關(guān)要求
三、勘察方法
根據(jù)橋涵臺背回填區(qū)域填土設(shè)計及施工采用分層填筑級配碎石（水泥摻入量5%）至橋涵混凝土結(jié)構(gòu)頂齊平（地基系數(shù)K30≥150MPa/m，孔隙率n=28%），其上為三七灰土（28天抗壓強度不小于0.7MPa），采用與之相適宜的勘察方法如下：
1．鉆探：采用油壓XY-130型鉆機。用于鑒定填土名稱、顏色、組成、密實程度、塑性狀態(tài)、充填物等情況；采取原狀土樣和擾動土樣、進(jìn)行孔內(nèi)重型（N63.5）動力觸探及標(biāo)準(zhǔn)（N63.5）貫入試驗原位測試等。
2．原位測試
1）重型（N63.5）動力觸探試驗：試驗設(shè)備主要由觸探頭、觸探桿和穿心錘三部分組成；采用自動落錘裝置，穿心錘重63.5kg，自由落距76cm，探桿直徑42mm，探頭直徑74mm，錐角60度。用于對級配碎石填料進(jìn)行重型（N63.5）動力觸探試驗測試，采用連續(xù)貫入的方法，每貫入10cm記錄其相應(yīng)的擊數(shù)。
2）標(biāo)準(zhǔn)（N63.5）貫入試驗：試驗設(shè)備主要由刃口型的貫入器靴、對開圓筒式貫入器身和貫入器頭三部分組成；采用自動落錘裝置，穿心錘重63.5kg，自由落距76cm，探桿直徑42mm。用于對灰土填料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)（N63.5）貫入試驗測試，采用每次貫入45cm的方法，預(yù)貫入15cm后，再記錄貫入30cm相應(yīng)的擊數(shù)。
3．室內(nèi)試驗：依據(jù)《鐵路工程土工試驗規(guī)程》TB10102-2004、《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（試行）TB10621-2009及《新建時速200～250公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》鐵建設(shè)（2005）140號文過渡段相關(guān)要求進(jìn)行試驗。
四、勘探工作量布置及完成情況
在橋涵臺背兩側(cè)回填區(qū)域各布置鉆探4孔，鉆孔間距5m，孔深至填土底以下1m。完成的勘探工作量見下表：
完成的勘探工作量
工作
內(nèi)容 鉆探（m/孔） 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗（處） 重型動力觸探（處） 室內(nèi)試驗
擾樣（個）
（級配碎石） 原狀土樣（組）
（灰土）
工作量 90.7m/8孔 11 77 5 7
五、級配碎石參數(shù)力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計
級配碎石參數(shù)力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計是按《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》B10012-2007、J124-2007有關(guān)公式進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計。通過對單孔同層級配碎石參數(shù)力學(xué)指標(biāo)分類匯總、對比、分析數(shù)據(jù)離散原因、剔除異常數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計。統(tǒng)計個數(shù)不足6個時，統(tǒng)計結(jié)果給出統(tǒng)計個數(shù)、最大值、最小值、平均值及推薦值；統(tǒng)計個數(shù)為6個及以上時，統(tǒng)計結(jié)果給出統(tǒng)計個數(shù)、最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)值、變異系數(shù)、修正系數(shù)、推薦值。
六、級配碎石密實程度確定
本次勘察分別采用《鐵路工程巖土分類標(biāo)準(zhǔn)》及《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）對碎石類土（級配碎石）密實程度的劃分及分類原則，通過對現(xiàn)場采集的重型（N63.5）動力觸探原位測試數(shù)據(jù)結(jié)合鉆探情況分析對比，綜合確定級配碎石的密實程度。
依據(jù)《鐵路工程巖土分類標(biāo)準(zhǔn)》TB10077-2001、J123-2001“碎石類土密實程度的劃分”對碎石類土（級配碎石）密實程度進(jìn)行劃分。其碎石類土密實程度是按結(jié)構(gòu)特征、天然坡和開挖情況、鉆探情況劃分為松散、稍密、中密及密實四種程度。按結(jié)構(gòu)特征分析，骨架顆粒交錯愈緊密、愈連續(xù)接觸、孔隙愈填滿，密實程度愈趨于密實；按天然坡和開挖情況分析，邊坡愈穩(wěn)定、鎬挖掘愈困難，密實程度愈趨于密實；按鉆探情況分析，鉆進(jìn)愈困難，密實程度愈趨于密實，反之，密實程度愈趨于松散。
依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）GB 50021-2001“碎石土密實度按N63.5分類”（見下表），對碎石土（級配碎石）密實程度進(jìn)行分類。
碎石土密實度按N63.5分類
重型動力觸探錘擊數(shù)N63.5 ≤5 5 ＜N63.5≤ 10 10 ＜N63.5≤ 20 ＞20
密實度 松散 稍密 中密 密實
碎石土密實度是按重型（N63.5）動力觸探（修正后）錘擊數(shù)分類為松散、稍密、中密及密實四種密實度。從表中數(shù)值分析，重型（N63.5）動力觸探錘擊數(shù)愈大，密實度愈趨于密實，反之，密實度愈趨于松散。
《鐵路工程巖土分類標(biāo)準(zhǔn)》與《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）對碎石類土密實程度的劃分及分類，盡管內(nèi)容有所不同，但兩者的劃分及分類對碎石類土密實程度的確定趨勢是一致的。
本次在鉆孔內(nèi)不同深度對級配碎石共進(jìn)行77處重型（N63.5）動力觸探原位測試，根據(jù)測試結(jié)果確定級配碎石密實程度：稍密47處（占61%）、中密23處（占30%）、密實7處（占9%）；與鉆進(jìn)難易程度確定的級配碎石密實程度分布范圍基本相符。
七、灰土塑性狀態(tài)確定
塑性狀態(tài)是反映黏性土在不同含水量時的表現(xiàn)狀態(tài)。由于目前對灰土塑性狀態(tài)的劃分沒有規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)可循，考慮灰土與黏性土性質(zhì)相近，本次檢測參照《鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程》TB10018-2003、J261-2003“黏性土的塑性狀態(tài)”（見下表），對灰土塑性狀態(tài)進(jìn)行劃分。
黏性土的塑性狀態(tài)劃分
N(擊/30cm) ≤2 2＜N≤ 8 8 ＜N≤ 32 ＞32
塑性狀態(tài) 流塑 軟塑 硬塑 堅硬
塑性狀態(tài)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（N63.5）貫入試驗錘擊數(shù)劃分為流塑、軟塑、硬塑、堅硬狀態(tài)。從表中數(shù)值分析，標(biāo)準(zhǔn)（N63.5）貫入試驗錘擊數(shù)愈大，塑性狀態(tài)愈趨于堅硬；反之，塑性狀態(tài)愈趨于流塑。
本次在鉆孔內(nèi)不同深度對灰進(jìn)行11處標(biāo)準(zhǔn)（N63.5）貫入試驗原位測試，根據(jù)測試結(jié)果確定灰土塑性狀態(tài)：軟塑7處（占64%）、硬塑3處（占27%）、堅硬1處（占0.9%）。
八、室內(nèi)試驗
1.級配碎石試驗
1）級配碎石顆粒組成
本次對鉆孔內(nèi)采取的5個級配碎石擾動土樣按過渡段碎石粒徑級配相關(guān)要求進(jìn)行顆粒組成試驗，其結(jié)果見“過渡段碎石粒徑級配范圍匯總對比表”如下：
過渡段碎石粒徑級配范圍匯總對比表
勘探孔編號：ZD-01取樣深度：2~5m
級配 編號 通過篩孔（mm）質(zhì)量百分率（%）
50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075
1 100
(100) 90～100
(98.6) ―
―
60～90
(71.4) ―
30～65
(51.2) 20～50
(41.2) 10～30
(28.3) 2～10
(21.7)
2 ― 100
(98.6) 95～100
(90.4) ―
60～90
(71.4) ―
30～65
(51.2) 20～50
(41.2) 10～30
(28.3) 2～10
(21.7)
3 ―
―
100
(90.4) 95～100
(78.3) ―
50～80
(59) 30～65
(51.2) 20～50
(41.2) 10～30
(28.3) 2～10
(21.7)
注：括號內(nèi)數(shù)據(jù)為試驗室顆粒組成含量數(shù)據(jù)。
過渡段碎石粒徑級配范圍匯總對比表
勘探孔編號：ZD-03取樣深度：5~8m
級配編號 通過篩孔（mm）質(zhì)量百分率（%）
50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075
1 100
90～100
(100) ―
―
60～90
(73.8) ―
30～65
(50.2) 20～50
(42.5) 10～30
(28.9) 2～10
(21.4)
2 ―
100
(100) 95～100
(91.1) ―
60～90
(73.8) ―
30～65
(50.2) 20～50
(42.5) 10～30
(28.9) 2～10
(21.4)
3 ―
―
100
(91.1) 95～100
(81.1) ―
50～80
(58.5) 30～65
(50.2) 20～50
(42.5) 10～30
(28.9) 2～10
(21.4)
注：括號內(nèi)數(shù)據(jù)為試驗室顆粒組成含量數(shù)據(jù)。
過渡段碎石粒徑級配范圍匯總對比表
勘探孔編號：ZD-05取樣深度：2~6m
級配編號 通過篩孔（mm）質(zhì)量百分率（%）
50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075
1 100
(100) 90～100
(96.8) ―
―
60～90
(70.6) ―
30～65
(48.9) 20～50
(38.5) 10～30
(25.2) 2～10
(18.8)
2 ―
100
(96.8) 95～100
(83.3) ―
60～90
(70.6) ―
30～65
(48.9) 20～50
(38.5) 10～30
(25.2) 2～10
(18.8)
3 ―
―
100
(83.3) 95～100
(78.1) ―
50～80
(57.9) 30～65
(48.9) 20～50
(38.5) 10～30
(25.2) 2～10
(18.8)
注：括號內(nèi)數(shù)據(jù)為試驗室顆粒組成含量數(shù)據(jù)。
過渡段碎石粒徑級配范圍匯總對比表
勘探孔編號：ZD-07 取樣深度：6~10m
級配編號 通過篩孔（mm）質(zhì)量百分率（%）
50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075
1 100
(100) 90～100
(97.9) ―
―
60～90
(75.2) ―
30～65
(56.3) 20～50
(44.2) 10～30
(29.9) 2～10
(22.8)
2 ―
100
(97.9) 95～100
(90.2) ―
60～90
(75.2) ―
30～65
(56.3) 20～50
(44.2) 10～30
(29.9) 2～10
(22.8)
3 ― ―
100
(90.2) 95～100
(82.1) ― 50～80
(64.0) 30～65
(56.3) 20～50
(44.2) 10～30
(29.9) 2～10
(22.8)
注：括號內(nèi)數(shù)據(jù)為試驗室顆粒組成含量數(shù)據(jù)。
過渡段碎石粒徑級配范圍匯總對比表
勘探孔編號：ZD-08 取樣深度：6~11m
級配編號 通過篩孔（mm）質(zhì)量百分率（%）
50 40 30 25 20 10 5 2.5 0.5 0.075
1 100
90～100
(100) ―
―
60～90
(89.6) ―
30～65
(71.4) 20～50
(57.6) 10～30
(37.3) 2～10
(27.1)
2 ―
100
(100) 95～100
(97.4) ―
60～90
(89.6) ―
30～65
(71.4) 20～50
(57.6) 10～30
(37.3) 2～10
(27.1)
3 ―
―
100
(97.4) 95～100
(91.7) ―
50～80
(85.4) 30～65
(71.4) 20～50
(57.6) 10～30
(37.3) 2～10
(27.1)
注：括號內(nèi)數(shù)據(jù)為試驗室顆粒組成含量數(shù)據(jù)。
從以上表中對比數(shù)值可以看出，5個級配碎石樣品部分粒徑級配均超出范圍，特別是≤0.075 mm粒徑級配超標(biāo)嚴(yán)重，屬級配不良，不符合相關(guān)要求。
2）級配碎石顆粒中針狀及片狀碎石含量試驗
本次對鉆孔內(nèi)采取的5個級配碎石擾動土樣進(jìn)行顆粒中針狀及片狀碎石含量試驗，其結(jié)果見“顆粒中針狀及片狀碎石含量匯總表”如下：
顆粒中針狀、片狀碎石含量匯總表
勘探孔編號 ZD-01 ZD-03 ZD-05 ZD-07 ZDz-08
取樣深度（m） 2～5 5～8 2～6 6～10 6～11
針片狀含量（%） 0.3 0 0 0.3 1.5
從表中數(shù)值可以看出，5個級配碎石樣品顆粒中針狀、片狀碎石含量試驗結(jié)果為0.0~3.0%，滿足規(guī)范要求的顆粒中針狀、片狀碎石含量不大于20%。
3）級配碎石粘土團(tuán)含量試驗
本次對鉆孔內(nèi)采取的5個級配碎石樣品進(jìn)行粘土團(tuán)含量試驗，其結(jié)果見“粘土團(tuán)含量匯總表”如下：
粘土團(tuán)含量匯總表
勘探孔編號 ZD-01 ZD-03 ZD-05 ZD-07 ZD-08
取樣深度（m） 2～5 5～8 2～6 6～10 6～11
粘土團(tuán)含量（%） 10.1 7.9 9.3 17.4 23.7
從表中數(shù)值可以看出，5個級配碎石樣品粘土團(tuán)含量試驗結(jié)果為7.9~23.7%，均超過規(guī)范要求的粘土團(tuán)含量不得超過2%。
2.灰土試驗
本次在鉆孔內(nèi)共采取7組灰土原狀土樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強度試驗，其結(jié)果見“灰土無側(cè)限抗壓強度匯總表”如下：
灰土無側(cè)限抗壓強度匯總表
勘探孔編號 ZD-01 ZD-02 ZD-03 ZD-04 ZDz-05 ZD-07 ZD-08
取樣深度（m） 0.5 0.9 0.7 1.2 0.6 1.5 1.7
抗壓強度（MPa） 0.1 0.07 0.08 0.27 0.09 0.22 0.24
從表中數(shù)值可以看出，7組灰土原狀土樣無側(cè)限抗壓強度值為0.07~0.24MPa，均低于設(shè)計（抗壓強度值不小于0.7MPa）要求；與標(biāo)準(zhǔn)（N63.5）貫入試驗錘擊數(shù)確定的灰土塑性狀態(tài)分布的范圍基本相符。
九、結(jié)論及建議
1．結(jié)論：根據(jù)鉆探、原位測試及室內(nèi)試驗結(jié)果，橋涵臺背回填區(qū)域級配碎石填料屬于級配不良、密實程度差，灰土整體強度低，主要檢測項目不能滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)要求。由于回填區(qū)域土體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、強度小、壓縮變形大，是造成不均勻超限沉降的直接原因。
2．建議：對橋涵臺背回填區(qū)域進(jìn)行注漿加固處理。加固處理后的回填區(qū)域仍按此檢測方法進(jìn)行復(fù)檢，目的是檢測注漿加固效果。
十、幾點說明
1．盡管級配碎石填料壓實指標(biāo)地基系數(shù)K30及孔隙率n與重型（N63.5）動力觸探原位測試確定的級配碎石密實程度之間沒有關(guān)系式可循，但其反映土體密實程度的趨勢是一致的，即地基系數(shù)K30愈大及孔隙率n愈小，密實程度也就愈趨于密實。
【關(guān)鍵詞】 無底柱 分段崩落法 應(yīng)用
1 概述
2005年12月，婁煩縣魯?shù)氐V業(yè)有限公司鐵礦成立，隸屬于山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局設(shè)立的山東魯?shù)氐V業(yè)投資有限公司，行政區(qū)屬山西省太原市婁煩縣蓋家莊鄉(xiāng)管轄。
2007年1月婁煩縣魯?shù)氐V業(yè)有限公司鐵礦（以下簡稱“魯?shù)罔F礦”）正式進(jìn)行基本建設(shè)，生產(chǎn)規(guī)模80萬t/a，服務(wù)年限15.3年，地下開采，開采標(biāo)高+1660m～+1460m。
2012年12月，魯?shù)罔F礦通過了山西省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局的竣工驗收，取得了山西省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局頒發(fā)的安全生產(chǎn)許可證。
魯?shù)罔F礦是太原市最大的鐵礦地下開采企業(yè)，開采狐姑山鐵礦帶的一段，其走向延長達(dá)數(shù)千米，資源儲量豐富。與周邊相鄰礦山為技術(shù)邊界劃分，周邊相鄰礦山皆為露天開采。
2 礦區(qū)地質(zhì)
2.1 地層
礦區(qū)出露為太古界呂梁群袁家村組和第四紀(jì)黃土，袁家村組巖層由泥質(zhì)巖，基性火山巖和含鐵巖石變質(zhì)而成。
2.2 礦床特征
本區(qū)共有Ⅰ號、Ⅱ號礦體，主要分布于呂梁群袁家村組上部的碎屑沉積巖的地層中（即袁家村組含鐵巖段）。礦體的頂?shù)装鍨槭r或云母石英片巖。礦體呈似層狀、層狀、礦體多夾層，但夾層一般不穩(wěn)定。兩個礦體基本平行，礦體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀相一致，傾向北東45°、傾角30～55°，礦體厚度和延伸變化不大，屬較穩(wěn)定的礦體。
該礦類型為沉積變質(zhì)鞍山式鐵礦床。
2.3 礦石質(zhì)量
魯?shù)罔F礦為狐姑山鐵礦帶的一部分，礦石礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦，及少量黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦等，其中磁鐵礦含量占金屬礦物的85%以上，平均品位TFe 30.55%，SFe27.48% 。脈石礦物以石英為主，少量陽起石，角閃石、鐵閃石、綠泥石等。
根據(jù)選礦試驗結(jié)果，磁性鐵（包括具有磁性的部分赤鐵礦）的回收率達(dá)95%以上，屬于易選礦石。
3 采礦方法
3.1 采礦方法選擇
礦區(qū)范圍內(nèi)為黃土丘陵，標(biāo)高+1730.0m～1570.0m，地表覆蓋稀疏灌木叢，無地物；礦床水文地質(zhì)類型屬簡單類型。
根據(jù)礦體賦存條件、圍巖條件及現(xiàn)場情況，礦體可以采用分段空場法和無底柱分段崩落法進(jìn)行開采。
無底柱分段崩落法采礦法不留底柱，回采工藝簡單，采切比小，采礦安全性好（因作業(yè)空間小）、靈活性大、作業(yè)好組織、機械化程度高、可采用大型現(xiàn)代化采礦設(shè)備、生產(chǎn)能力大、勞動效率高、開采成本低。
經(jīng)過采礦法分析比較，適合采用無底柱分段崩落法開采。
但我們應(yīng)該看到無底柱分段崩落法除它優(yōu)點外，也存在缺點：
（1）在覆蓋巖下放礦，礦石的損失率和貧化率較高，要求放礦管理嚴(yán)格。
（2）在獨頭巷道內(nèi)作業(yè)，通風(fēng)條件較差。
（3）掘進(jìn)工作量大。
（4）礦體開采會使覆蓋巖石崩落，導(dǎo)致地面塌陷和破壞。
（5）為使礦石回收率最大、貧化率最小和用無底柱分段崩落法達(dá)到高效采礦，有關(guān)爆破礦石和圍巖自流參數(shù)的資料起著極重要的作用。
因此，我們在生產(chǎn)實踐中要不斷探索、總結(jié)經(jīng)驗，采取有效措施解決或克服無底柱分段崩落采礦法存在的缺點。如采取利用礦石作為覆蓋層，實行低貧化放礦，可以降低礦石的損失和貧化。
3.2 采礦參數(shù)選擇
無底柱分段崩落采礦方法設(shè)計的主要問題，是如何確定開采的幾何要素，使盡可能滿足重力自流的諸參數(shù)。我們對初步設(shè)計中的采礦參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，并根據(jù)礦體賦存條件、圍巖條件及現(xiàn)場實際，對采礦參數(shù)做了修正和優(yōu)化，達(dá)到了放礦效果好、礦石均勻無大塊，避免了大塊二次破碎帶來的安全隱患和材料消耗，提高了產(chǎn)量，降低了成本。（如表1）
4 結(jié)語
無底柱分段崩落采礦法在魯?shù)罔F礦經(jīng)過一年多的應(yīng)用，生產(chǎn)環(huán)境安全、其放礦量大，達(dá)到了設(shè)計生產(chǎn)能力，經(jīng)濟效益十分顯著，證明該采礦方法適應(yīng)于魯?shù)罔F礦的實際。我們在生產(chǎn)實踐中積累了一定的經(jīng)驗和理論，對相鄰礦井由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采具有指導(dǎo)和借鑒作用。
5 建議
無底柱崩落法具有連續(xù)回采，在覆巖下放礦，以崩落覆巖充填采空區(qū)管理地壓的特點，其方法成熟、優(yōu)勢顯著，必然會在適合其方法的采礦企業(yè)得到推廣應(yīng)用。隨著鑿巖、出礦設(shè)備的不斷改進(jìn)，無底柱分段崩落采礦法也會隨之不斷發(fā)展，提高生產(chǎn)能力。因此，我們應(yīng)該分析把握其發(fā)展方向，有針對性地研究以下關(guān)鍵技術(shù)課題：（1）增大結(jié)構(gòu)參數(shù)。（2）采用高效率大型設(shè)備。（3）增大一次爆破量。（4）低貧損少采掘的變形方案。（5）遠(yuǎn)程遙控生產(chǎn)。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：采礦方法 礦塊參數(shù) 回采率 安全條件 開采成本
一、礦床特點及地質(zhì)概況
陜西省略陽縣東溝壩鉛鋅礦床位于秦嶺山脈南麓，漢江、嘉陵江支流分水嶺地段，漢江支流沮水源頭山區(qū)。礦區(qū)出露地層，主要為中上元古界碧口群，震旦系及中上泥盆統(tǒng)地層。區(qū)內(nèi)褶皺強烈，斷層發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜。巖漿交替發(fā)育，分布廣泛，具有多期多次入侵的特點。
鉛鋅多金屬共生礦床產(chǎn)于中上元古界碧口群中巖組火山巖中，主礦體賦存于第三巖性段的中上部。本巖段又分為三個巖相巖性層，主要為集塊角板巖和凝灰含英角板巖。巖石蝕變現(xiàn)象普遍，與成礦有關(guān)的蝕變礦化以帶硅化、絹云母化、黃鐵礦化、重晶石化為主要蝕變類型，由絹英巖、黃鐵絹英巖、閃鋅礦化絹英巖及絹英巖化的火山巖等蝕變巖石組成，其中黃鐵礦絹英巖分部最廣，是低品位鉛鋅礦體產(chǎn)出的主要蝕變圍巖。
所有金銀鉛鋅礦體皆分布在蝕變礦化帶內(nèi)，賦存于12-0-19勘探線、660～800米標(biāo)高之間，礦體呈似層狀、透鏡狀、脈狀產(chǎn)出；產(chǎn)狀變化不大，走向一般在280？左右，傾向北北東，傾角470左右，礦體厚度2～34米不等，由絹云母、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、自然金、銀金礦等礦物組成，主要有用元素為金、銀、鉛、鋅共生，伴生有黃鐵礦，有害元素含量低微。礦床平均品位：Au：1.89g/t、Ag：54.5g/t、Pb：0.93%、Zn：4.07%、S：6.56%。
礦區(qū)開采范圍為東起19線，西至12線全長700余米，標(biāo)高920～710米之間。開采范圍內(nèi)的礦體埋深較大，覆蓋層很厚，無露天開采條件，只適用于井下開采。因此礦山采用的是地下開采方式。
礦體產(chǎn)于不穩(wěn)固到極不穩(wěn)固礦化蝕變帶內(nèi)，礦體上部地表有工、民用建筑設(shè)施，加之有東溝、劉家溝兩條小溪經(jīng)區(qū)域地表流過。因此，根據(jù)礦體賦存特點和區(qū)域條件限制，一九九三年由“長沙有色冶金設(shè)計研究院”進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，涉及開采能力300噸/日。采礦方法設(shè)計采用“上向水平分層膠結(jié)充填采礦法”開采。充填物料為全粒級碎石混凝土，充填系統(tǒng)由采石廠、充填攪拌站、主充填井、充填運輸平巷及礦塊充填天井組成。
二、原設(shè)計采礦方法在實際應(yīng)用中存在的問題
“長沙有色冶金設(shè)計研究院” 設(shè)計采用的“上向水平分層膠結(jié)充填采礦法”為：垂直礦體走向布置，礦房寬度5m，礦柱寬度4m，礦塊底柱高6m，礦塊頂柱高3m，采礦中斷高30m，6m底柱在礦塊回采結(jié)束后再進(jìn)行二次回收，3m頂柱作為永久礦主保留。按照設(shè)計：礦塊實際可采高度只有27m。而且在6m底柱以上的首采分層要鋪設(shè)300×300間距的鋼筋網(wǎng)，便于二次底柱回采時充填體不會脫落。該采礦方法在實際應(yīng)用中存在以下問題：⒈頂柱不能回采，礦塊回采率低，只能達(dá)到82%；⒉由于礦巖穩(wěn)固性較差，礦房、礦柱寬度偏大，采礦過程中片幫冒頂時有發(fā)生；⒊礦房、礦柱間采，爆破對兩壁影響比較嚴(yán)重，采礦房時對礦柱造成影響，采礦柱時對礦房充填體造成影響；⒋二次底柱回采時充填難度較大，多一次接頂施工；⒌由于鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)和多次接頂，綜合采礦成本較高。
三、采礦方法的優(yōu)化與應(yīng)用
原設(shè)計的“上向水平分層膠結(jié)充填采礦法”在實際應(yīng)用中，通過反復(fù)調(diào)整礦塊參數(shù)進(jìn)行試驗，最終確定為：垂直礦體走向布置，礦房寬度3m，不采用礦房礦柱間采的方式，同時不留頂柱和底柱，直接在下一中斷平面開始第一分層拉底，將礦體每50—80m分為一個塊段，由中間向兩邊推進(jìn)，每3m一個采幅，呈階梯狀布置，相鄰采幅高差控制在5m以上，由下一中斷一直推進(jìn)到上一中斷。通過近五年以上的實際應(yīng)用，與原采礦方法相比：綜合采礦成本得到大幅降低，礦塊開采安全條件得到絕對提高。為礦山取得了十分可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
四、采礦方法優(yōu)化后所產(chǎn)生的優(yōu)勢
通過對采礦方法各項技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化后，基本解決了原采礦方法在對不穩(wěn)固到極不穩(wěn)固礦體開采中存在的技術(shù)難題。優(yōu)化后的采礦方法與原采礦方法對比，主要體現(xiàn)了以下幾方面的優(yōu)勢：1.礦塊頂、底柱均可一次性回采，解決了3m頂柱不能回采，6m底柱需要二次回采的問題。礦塊回采率由原來的82%提高到92%以上，回采率提高了10%。2.采幅寬度由原來的4～5m減小到3m，采礦過程中片幫冒頂現(xiàn)象得到了完全控制，落礦、出礦安全條件得到全面改善。3.不采用礦房礦柱間采的布置方式，完全解決了爆破對礦柱的破壞，大大降低了礦床開采安全風(fēng)險和出礦貧化率，出礦貧化率由原設(shè)計的12%降低到現(xiàn)在的8%，貧化率降低了4%。4.首采分層不用制作礦塊底部結(jié)構(gòu)，不需要在采第一分層時鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，同事減少了底柱二次回采時的充填接頂工作，減少了礦塊開采施工工序，大幅降低了礦塊開采成本。
【關(guān)鍵詞】 分段鑿巖階段礦房法 淺孔留礦法 中深孔爆破
1 概況
建宇鐵礦礦體控制長度1017m，厚度1.97-21.91m，平均厚度10.84m。礦體產(chǎn)于黑云角閃斜長片麻巖中，呈脈狀或似層狀產(chǎn)出，形態(tài)總體不規(guī)則，沿走向傾向厚度變化較大，產(chǎn)狀323°∠80°。該礦在680米以上為露天開采，開采深度98m；下部采用豎井+斜坡道聯(lián)合開拓，采礦方法主要為平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法。
2 開采技術(shù)條件
礦體圍巖為片麻巖，為層狀巖石結(jié)構(gòu)，巖石質(zhì)量為中等，據(jù)相關(guān)資料，此類巖石抗壓強度500～200MPa，抗拉強度5～20MPa。礦體圍巖因風(fēng)化作用，近地表巖石裂隙發(fā)育，巖石力學(xué)性能降低，巖石穩(wěn)定性差，深部巖石節(jié)理、裂隙不發(fā)育，巖石完整，致密堅硬，力學(xué)性能很高，巖石穩(wěn)固性較好。礦體與圍巖均屬相同地質(zhì)作用形成，礦體與圍巖的力學(xué)性具有統(tǒng)一性。多年采礦證實，絕大部分采礦工程未發(fā)生嚴(yán)重坍塌，冒頂?shù)裙こ痰刭|(zhì)問題。
3 采礦方法選擇
因礦山擴大生產(chǎn)規(guī)模，選廠礦石處理量增大，井下采礦壓力大增。淺孔留礦法已不適合礦山發(fā)展形勢。井下急需解決的問題：（1）改善回采安全條件；（2）增大采場生產(chǎn)能力；（3）提高礦石的回采率。為此就需選擇低成本、高強度、高效率的采礦方法。
建宇鐵礦礦體傾角平均80度，屬于急傾斜礦體，且礦體和圍巖均較穩(wěn)固，硬度系數(shù)f=8～14。對于這種穩(wěn)固的急傾斜礦體適合的常用采礦方法有：充填法、空場法和崩落法。根據(jù)礦體賦存條件和開采技術(shù)條件，參考國內(nèi)大中型礦山成功應(yīng)用的采礦方法，選擇的采礦方法為分段鑿巖階段礦房法。
礦體厚度6～20m的塊段采用分段鑿巖階段礦房法回采，對于礦體厚度小于6m的局部塊段，沿用礦山原有的淺孔留礦采礦法。采空區(qū)嗣后充填處理。
4 分段鑿巖階段礦房采礦法
4.1 礦塊布置
礦塊沿礦體走向布置，礦塊長60-80m，礦塊寬為礦體厚度，礦塊高為中段高度60m，分段高度12m，間柱寬10m，底部結(jié)構(gòu)由無軌運輸巷、出礦穿脈巷、集礦塹溝、裝車硐室等組成。
無軌運輸巷沿礦體走向下盤脈外布置，距下盤礦體12m，單塹溝受礦，集礦塹溝沿走向布置于礦體厚度中央，斜面傾角45°。出礦穿脈巷連接運輸巷與集礦塹溝，斜交布置，交角45°～50°左右，間距11～12m。
4.2 采準(zhǔn)、切割工程
采準(zhǔn)工作有脈外運輸巷、穿脈巷、通風(fēng)人行天井、分段鑿巖巷、、出礦穿脈、裝載硐室、切割巷、切割天井等。
中段運輸平巷沿礦體走向布置于下盤脈外，穿脈運輸巷間距60-80m。礦塊即以穿脈運輸巷劃分，兩端穿脈運輸巷內(nèi)設(shè)有脈內(nèi)人行通風(fēng)天井，貫通上下兩水平。從此天井底部水平開始，向上每隔一定距離（即分段高度12m）掘進(jìn)一條分段鑿巖巷道，分段鑿巖巷道位于礦體厚度中央。裝運出礦水平的鑿巖巷道由上向扇形中深孔爆破形成集礦塹溝。切割天井的位置，位于礦體的上盤。
切割槽形成采用切割平巷與切割天井聯(lián)合拉槽法。切割立槽寬度為4m，以切割天井為自由面，采用中深孔爆破。
4.3 回采工作
切割立槽在礦房全高形成后，即可正式回采礦房。
落礦工作是以切割立槽為自由面，在分段巷道內(nèi)用YGZ-90型鑿巖機鉆鑿垂直扇形中深孔，炮孔直徑65mm，排距1.6m，孔底距1.8～2.2m。分段微差爆破，非電導(dǎo)爆管起爆，自拉槽小補償空間逐排爆破落礦。爆破選用乳化巖石炸藥，裝藥機械選用BQF-100型裝藥器。
上下分段保持垂直工作面或上分段超前一排炮孔，以保證分段爆破作業(yè)的安全。
自各分段崩落的礦石借自重落入礦塊底部的集礦塹溝內(nèi)，在出礦穿內(nèi)采用zl-50裝載機將礦石裝運至運輸巷道，直接裝車，運到選廠。裝載機效率為350t/臺班（25×104t/臺年），大塊礦石在出礦穿內(nèi)二次爆理。
4.4 采場通風(fēng)
通風(fēng)采用JK58―1№4.0型局扇加強通風(fēng)，新鮮風(fēng)流從中段平巷、天井、分段巷道進(jìn)入作業(yè)面，污濁風(fēng)流經(jīng)作業(yè)面、切割天井、回風(fēng)平巷排至上中段回風(fēng)巷。
4.5 礦柱回采
間柱盡可能布置在礦體厚度較小的部位，做為永久礦柱保留。礦體較厚部位的間柱，待礦房出礦工作結(jié)束后，予以部分回采。在分段巷內(nèi)鉆鑿上向扇形孔，采取一次性打眼，一次性爆破進(jìn)行間柱的回收。
4.6 采空區(qū)處理
為減少礦柱損失，礦塊底部采用水泥尾砂比為1：4膠結(jié)充填，作為下中段礦塊的頂柱，充填高度8m，其它部分采用非膠結(jié)尾砂與廢石充填。
5 分段鑿巖階段礦房法應(yīng)用效果
建宇鐵礦應(yīng)用分段鑿巖階段礦房法代替淺孔留礦法解決了井下采場供礦不足和安全性差等問題，應(yīng)用效果明顯。通過對兩種采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比，不難看出，相比淺孔留礦法，該方法鑿巖、爆破、裝運等作業(yè)均在巷道中進(jìn)行，所以作業(yè)人員與所用設(shè)備一般不進(jìn)入采空區(qū)，因而安全性好；由于礦房內(nèi)同時作業(yè)的鑿巖工作面多，落礦與礦石的裝運作業(yè)可平行進(jìn)行，中深孔爆破礦石量大，故礦房的生產(chǎn)能力大；應(yīng)用無軌裝運設(shè)備，生產(chǎn)效率高，靈活性大，回采強度高等明顯優(yōu)勢。
兩種采礦方法主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)對比（如表1）
[關(guān)鍵詞]鐵礦 視頻測井系統(tǒng)
[中圖分類號] P631.8+1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-7-168-2
0引言
龍橋鐵礦自2006年投產(chǎn)，經(jīng)過近八年的生產(chǎn)開采，礦區(qū)東部已形成了較大的采空區(qū)，為了及時了解空區(qū)動態(tài)，滿足采空區(qū)監(jiān)測需要，2008年9月龍橋鐵礦收集了一些國內(nèi)類似礦山采空區(qū)檢測方法及其所用的儀器設(shè)備，如上海地學(xué)儀器研究所的視頻測井系統(tǒng)、安慶銅礦的CMS探測系統(tǒng)、江西理工大學(xué)推薦的探地雷達(dá)系統(tǒng)及東北大學(xué)的淺層地震儀勘察系統(tǒng)，最后根據(jù)龍橋鐵礦采空區(qū)的實際情況及與上述單位溝通了解，選定上海地學(xué)儀器研究所的視頻測井系統(tǒng)作為龍橋鐵礦地壓監(jiān)測系統(tǒng)。
1地壓監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理
1.1地壓監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成
地壓監(jiān)測系統(tǒng)由由視頻測井儀、視頻探頭、測井絞車（包括集流環(huán)）、測井電纜、井口滑輪、筆記本電腦組成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2系統(tǒng)工作原理
井下儀（視頻探頭）由地面鉆孔下放至采空區(qū)，視頻探頭拍攝到的孔壁周圍及下部的全景圖片通過電纜傳送到地面視頻測井儀后在傳至電腦顯示，監(jiān)測人員就可實時觀看孔壁四周的圖像，與此同時井口滑輪將深度信號傳輸?shù)降孛鎯x（視頻測井儀），由電腦記錄下監(jiān)測過程中該深度與時間點時的圖像，由此可以得出空區(qū)渣石堆高度和地板高度。
2監(jiān)測點線布置
根據(jù)礦山現(xiàn)有采礦活動區(qū)域，龍橋礦地壓監(jiān)測孔沿勘探線布置，為了即將引進(jìn)的CALS三維激光檢測儀，監(jiān)測孔控制半徑50m左右，具體監(jiān)測點布置見圖2。
3監(jiān)測效果
3.1采礦方法及工藝
鑒于龍橋鐵礦礦體特點，多種采礦方法并用才能取得比較好的采礦效果，在礦體的邊角區(qū)域薄礦體采用房柱法，另外根據(jù)礦體的厚度及賦存條件不同還采用了有底柱崩落法和充填法進(jìn)行采礦；在礦體真厚度30米以上厚大礦體部分采用無底柱分段崩落法進(jìn)行采礦。根據(jù)龍橋鐵礦礦床地質(zhì)構(gòu)造特征可以確定當(dāng)采空區(qū)暴露到一定面積時采空區(qū)頂板巖石會自然冒落的。在采用無底柱分段崩落法采礦區(qū)域沿走向布置采礦進(jìn)路，每200米兩端布置出礦聯(lián)絡(luò)道，中間進(jìn)行切割向兩端退采，結(jié)構(gòu)參數(shù)是：分層高度12.5米，進(jìn)路間距15米，上下分層進(jìn)路呈菱形布置。采礦工藝采用暫留礦石作覆蓋層和頂板巖石自然冒落相結(jié)合的工藝方法（圖3、圖4、圖5、圖6），具體做法是從第一分層開始，把崩落礦石的70%—80%留在采空區(qū)，第二分層崩落礦石留40%—50%在采空區(qū)，這時空區(qū)留礦的厚度已達(dá)24米，此時視其空區(qū)暴露面積、暴露時間和頂板巖石的冒落高度確定第三分層的放礦制度。從第一分層開始采礦起在出礦控制上做到每條出礦進(jìn)路的眉線處不準(zhǔn)與空區(qū)相通，已形成的空區(qū)與其它工程的通道進(jìn)行封閉以防止空區(qū)中可能出現(xiàn)的較大面積冒落產(chǎn)生壓縮氣流造成危害。當(dāng)?shù)V體采礦結(jié)束時因采空區(qū)的暴露面積擴大崩落時間增長，冒落巖石的厚度滿足墊層的要求，最后放出存在空區(qū)里的礦石。
3.2采空區(qū)現(xiàn)狀與監(jiān)測管理
龍橋鐵礦從采礦開始就重視礦山的地壓管理工作，早在2007年2月就委托江西理工大學(xué)進(jìn)行了龍橋鐵礦巖層監(jiān)控技術(shù)研究，測試了龍橋鐵礦的基礎(chǔ)巖石力學(xué)數(shù)據(jù)；2008年開始與江西理工大學(xué)、哈爾濱黃金設(shè)計研究院組成的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的龍橋鐵礦采空區(qū)監(jiān)測及巖石冒落規(guī)律研究的課題組，幾年來開展了大量的研究工作。
（1）江西理工大學(xué)于2008年6月提交《龍橋鐵礦巖層監(jiān)控技術(shù)研究》，獲得了龍橋鐵礦的基礎(chǔ)巖石力學(xué)數(shù)據(jù)。
（2）2009年12月，江西理工大學(xué)提交了《龍橋鐵礦采空區(qū)監(jiān)測及巖石冒落規(guī)律研究》年度報告，報告認(rèn)為隨著采礦活動的進(jìn)行，空區(qū)暴露面積逐漸增大，，采空區(qū)頂板巖層移動將持續(xù)進(jìn)行，促使采空區(qū)頂板巖層冒落；圍巖二次應(yīng)力場的現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明：龍橋鐵礦地下采礦活動引起的二次應(yīng)力場變化情況不明顯，沒有產(chǎn)生大面積來壓現(xiàn)象，在目前這種狀態(tài)下，礦區(qū)整體是處于穩(wěn)定的。
（3）2010年12月，江西理工大學(xué)提交了《龍橋鐵礦采空區(qū)監(jiān)測及巖石冒落規(guī)律研究》年度報告，報告認(rèn)為基于平衡拱理論，拱的高度與采空區(qū)傾向方位的跨度成正比。因此，采空區(qū)傾向方位跨度能否增加，是采空區(qū)頂板巖層冒落與否的關(guān)鍵所在，依據(jù)龍橋鐵礦礦體賦存狀況，隨著后續(xù)礦體的開采，將使采空區(qū)的傾向跨度逐步增加，這最終可促使采空區(qū)頂板巖層移動冒落。圍巖二次應(yīng)力場的現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明：龍橋鐵礦地下采礦活動引起的二次應(yīng)力場變化穩(wěn)定，沒有產(chǎn)生大面積來壓現(xiàn)象，在目前這種狀態(tài)下，礦區(qū)整體是處于穩(wěn)定的。
截止到2011年4月底，龍橋鐵礦有兩個采空區(qū)，大采空區(qū)分布在8線～7線，東西長767.0米，南北寬平均152.8米，暴露面積117188.6m2；小采空區(qū)位于6線-279米、-295米分層，南北長64.8米，東西寬平均15.0米，面積為980.7m2。
在采空區(qū)管理上除前面采礦工藝所規(guī)定的控制放礦保證采空區(qū)中礦石、巖石墊層的厚度符合礦山安全規(guī)程的要求外，目前各分層通往采空區(qū)的所有通道均已封閉，封閉的方式有兩種即壓渣封閉和澆注砼墻封閉。
為了查明頂板圍巖冒落情況，在地表施工監(jiān)測鉆孔通過儀器測量，獲取巖層冒落高度數(shù)據(jù)，為采空區(qū)管理、采礦方法研究、放礦管理、損失貧化管理提供依據(jù)。自2008年3月至2011年4月，施工6個觀測鉆孔，其中CZK01、CZK03自2009年4月起開始逐月監(jiān)測，取得成果如下表：
從兩個監(jiān)測孔所觀測的數(shù)據(jù)來看：CZK01孔觀測的空區(qū)是2007年4月最后形成并封閉的，到2009年6月冒落的高度為11米，在空區(qū)里礦石墊層上部形成約18米厚的巖石墊層，CZK03孔觀測的空區(qū)位于4線，該采場于2008年4月開始切割到2009年6月回采結(jié)束形成采空區(qū)。由于4線采區(qū)南北寬度只有100米，暴露時間短，僅1年時間就冒落7.25米，在空區(qū)里礦石墊層上部形成約11.6米的巖石墊層。CZK01鉆孔自2009年7月后冒落不明顯，CZK03自2010年4月后冒落亦不明顯，這與江西理工大學(xué)提交的《龍橋鐵礦采空區(qū)監(jiān)測及巖石冒落規(guī)律研究》2010年度報告結(jié)論相符。
關(guān)鍵詞：金屬礦床；大水礦床；類型；地下采礦
中圖分類號：TD43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
大水礦床的主要特征就是涌水量每日可以達(dá)到數(shù)萬立方米，而我國此類礦床分布較為廣泛，一部分因為開采難度大、經(jīng)濟效益差等原因而關(guān)閉或是緩建，還有一部分因為防水措施處理不好而很難開采，但是大部分還是可以通過運用科學(xué)合理的方法，能夠順利開采。
一、我國大水礦床充水類型
大水礦產(chǎn)充水條件一般較為復(fù)雜，充水的水源呈多樣化態(tài)勢。有多種水源共同補給礦坑，例如孔隙、巖溶水、裂隙水、大氣降水以及地表水等；有以孔隙水、巖溶水作為主要充水水源的礦床；有以一般季節(jié)性巖溶水為主，到了雨季以降雨匯聚的地表水為主要充水水源的礦床。總而言之，大致可以分成兩大類，即以孔隙含水層充水為主要來源的礦床和以巖溶含水層充水為主要來源的礦床。如香化嶺鉛鋅礦；覆蓋類型具有統(tǒng)一的含水層與地下水位，由于存在嚴(yán)重的地面塌陷，井下存有泥沙，其地下水較大而影響正常生產(chǎn)。礦坑的含水量特點上，所補給的水量充沛，補給量比較穩(wěn)定；埋藏類型也具有統(tǒng)一的含水層與地下水位，由于豐富的高壓巖溶水以及礦層頂、底板突水，使得部分地面塌陷、井下泥沙成為生產(chǎn)過程中常見的危險，礦坑的含水量特點上，補給的水流充沛且儲存量大，補給穩(wěn)定。
二、我國大水礦床采礦方法演變
我國大水礦床的采礦方法演變?nèi)缦拢哼M(jìn)行留設(shè)隔水礦柱之房柱法，其生產(chǎn)能力大，例如業(yè)莊礦區(qū)以及泗頂鉛鋅礦等；到空場嗣后充填采礦法，利于進(jìn)行地壓的有效控制，例如草樓鐵礦、南河鐵礦等等；點柱式的充填采礦法，例如三山島金礦、南京鉛鋅銀礦、白象山鐵礦等。
地下開采主要的三種開采方式。鐵礦礦產(chǎn)的地下開采法的分類也很多，通常可以分為以下三類：一是自然支護(hù)采礦法，主要是依賴周圍巖石本身的穩(wěn)固性和礦柱的支撐能力來支撐回采過程中形成的采礦空區(qū)，這種回采方式較為簡單，便于機械操作，采礦的成本也較低。但是由于這種方式需要保留大量的礦柱，造成鐵礦石的回采率較低；二是人工支護(hù)采礦法，該方法主要依賴充填的方式來維護(hù)采空區(qū)域，適用于周圍巖體不穩(wěn)定的鐵礦礦產(chǎn)，人工支護(hù)采礦法的優(yōu)點是適應(yīng)性強，回采率高，作業(yè)安全，但是工藝較為復(fù)雜，成本高；三是崩落采礦法，這種開采技術(shù)是隨著開采工作面的不斷推進(jìn)，有順序的崩落周圍巖體來填充采空區(qū)的方式，適用于地表允許坍塌的鐵礦礦產(chǎn)。無底柱的分段崩落法，是我國現(xiàn)在鐵礦地下開采中最主要的方法。
無底柱分段崩落法。對于鐵礦產(chǎn)地下礦床的開采，具體采用什么方式要根據(jù)礦產(chǎn)的情況而定，每個采礦技術(shù)都有其最佳使用條件。無底柱分段崩落法的使用條件為：地表和圍巖允許崩落；鐵礦石中等以上穩(wěn)固；鐵礦石礦體急傾斜厚；鐵礦石中需要剔除夾石。每個開采技術(shù)其本身都有完善和不完善的一面，無底柱分段崩落采礦法，跟其他的方法相比，也同樣如此。無底柱分段崩落法的優(yōu)點：安全性好；結(jié)構(gòu)簡單，回采工藝簡單；適用高效無軌設(shè)備、機械化程度高；可以實現(xiàn)鐵礦石的分級出礦。無底柱分段崩落法的缺點：回采通道的通風(fēng)困難；鐵礦石的損失貧化大。任何一個技術(shù)都是需要不斷改進(jìn)和不斷的完善的，對于無底柱分段崩落法的缺點，我認(rèn)為應(yīng)該做以下的完善。在具體的采礦實踐中主要應(yīng)該做好以下幾個方面：要加強通道的支護(hù)。保持通道的穩(wěn)定安全是該法運用的重要前提，而且在開采礦產(chǎn)的時候還要根據(jù)鐵礦的具體巖層特征，決定使用光面爆破、縮短通道存續(xù)時間長等多種方式來維護(hù)通道的穩(wěn)定性。要擴大炮孔的直徑。炮孔的變形問題也是無底柱分段崩落法的一個重要技術(shù)難題，金山店鐵礦、大冶鐵礦的尖林山采區(qū)原來所用的都是直徑50～60mm的中孔，結(jié)果出現(xiàn)了很嚴(yán)重的錯孔現(xiàn)象，無法進(jìn)行正常的爆破。炮孔的擴大，大大減少了炮孔的錯堵現(xiàn)象，提高了爆破效果。
（一）點柱式充填采礦法實例
第一，采場的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及回采工藝。某個礦床位于一個海灣，礦體從陸地向著太平洋而傾斜延伸，全礦由上而下被若干個的斷層切成3個主要礦區(qū)A、B、C。正在開采中的C段，其海底和礦的最近的距離為45米，延深垂高為350米，走向全長350—450米，厚度為10—50米，傾角在30°—45°之間。礦體賦存在矽卡巖當(dāng)中,圍巖為大理巖與角頁巖，礦體的直接頂板處有一條寬度比較大的主斷層，礦體與圍巖的節(jié)理發(fā)育較好,屬于中等穩(wěn)固。整個礦井的地下涌水不大，和海水不存在直接的水力聯(lián)系。上述礦源起初采取露天開采，到了上世紀(jì)70年代后轉(zhuǎn)為坑內(nèi)開采，并基本上實現(xiàn)了全無軌化的開采。
第二，采場的系統(tǒng)與特點。不進(jìn)行運輸階段與溜礦井設(shè)置。無回采分段平巷，直接采用露天礦用鏟運機進(jìn)行改裝，進(jìn)而和裝載量為35—40噸的卡車直接進(jìn)入到采場裝車并運輸至地表的卸礦站。階段高為75米，每一個階段都只作為回采初始的切割分層，而非運輸水平。
第三，采場的構(gòu)成要素。海床底部留有60米高的護(hù)頂柱;采場的尺寸以及分割后礦體自然的尺寸，通常長為50—100米,寬為10—50米;方形的點柱斷面為6米×6米,基本上不留間柱。回采10年之后，則將點柱斷面改為5米×5米。點柱和點柱之間的凈寬為8—10米,點柱的中心距為14米;階段頂?shù)字鶠?5—20米，段高為75米。
第四，回采工作。回采步驟從斜坡道的采場聯(lián)絡(luò)道起，第一層回采的切割層高為4—5米，充填高為3米，留有1—2米的空頂，作為下一個分層回采的通風(fēng)與出礦用。第二層回采的切割層高為3.5米，充填高為3米，留有1—2米的空頂。在正常的生產(chǎn)期間，所有的采場都可以同時鑿巖與出礦，日出礦石在1500噸上下。鑿巖設(shè)備主要為雙臂臺車,在礦體較比較薄的小采場則采用手持式鑿巖機。
第五，經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。礦產(chǎn)的掌子面工人，其平均工班的勞動生產(chǎn)率在48噸左右。采場的平均生產(chǎn)能力為300—600噸，通過計算點柱礦石的損失率理論上為18.5%。
（二）點柱式充填采礦法使用條件分析
首先，需要一定數(shù)量礦柱用來支撐上盤，保護(hù)海底免于遭受破壞，從而防止海水滲到坑內(nèi)。其次，機械化的程度與勞動生產(chǎn)率高，可采取生產(chǎn)靈活便捷的無軌設(shè)備，保證海水一旦滲入到井下，可隨時的撤離設(shè)備。最后，采場內(nèi)部可以進(jìn)行分選，以靈活控制開采礦石品位，穩(wěn)定或經(jīng)過加固的點柱受制于三維方向的充填體，受力狀況得到改善，能安全牢固地支撐住頂板，對于保護(hù)海底防止沉降過大十分有幫助。為保證生產(chǎn)安全，對礦石進(jìn)行構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的分類，且采取相應(yīng)的措施支護(hù)。此外，存有比較大的斷裂構(gòu)造區(qū)域，或者存有節(jié)理的裂隙發(fā)育區(qū)域，采取長錨索進(jìn)行加固，使得礦體在回采時冒落情況大大地減少，回收率得到提升，貧化現(xiàn)象也大大降低。
三、結(jié)論
隨著經(jīng)濟快速增長，對資源的需求量不斷加大。防治水技術(shù)以及采礦技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，特別是填充技術(shù)取得新進(jìn)展，使得大水礦床的地下開采采礦方法逐漸成熟。根據(jù)趨勢，大水礦床的地下開采采礦方法將基本上演變成充填采礦法,則點柱式充填法是重要的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞：坑道涌水地面塌陷礦體自燃防范措施
中圖分類號：P631文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
Adverse factors and preventive measures
of pyrite resources mining ditch silver home
Wang Shuansheng
(Limited by Share Ltd Lingbao Jinyuan miningLingbao City, Henan Province, 472500)
Abstract: Based on the influencefactos , swallet,surface collapse,and spontaneous ignition on pyrite ore,analyzing these kinds of potential safety hazards and protective measures in the pyrite mining.These measures could direct mining in depth in the future.
Key words: swallet,surface collapse,spontaneous ignition on pyrite ore
河南省靈寶市銀家溝硫鐵礦素有“中原硫鐵王國”之稱，隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)模擴大，一些不利于開采的因素嚴(yán)重制約礦山的正常開采。一是隨著開采深度的不斷增深，銀家溝硫鐵礦富水礦床的特性逐漸顯現(xiàn)，礦坑涌水一直影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，水害嚴(yán)重制約礦山企業(yè)的發(fā)展，使相當(dāng)數(shù)量的礦石資源無法開發(fā)。二是根據(jù)銀家溝硫鐵礦礦床的賦存特性，礦山一直采用無底柱分段崩落法采礦，隨著采礦深度的降低，引發(fā)的地面塌陷問題越發(fā)突出，目前已成為礦山的主要地質(zhì)災(zāi)害。三是隨著礦床的開采，遺留在采場損失的礦石不斷增加，進(jìn)而引發(fā)礦石的自燃，采場作業(yè)環(huán)境溫度高，影響施工作業(yè)，甚至造成停產(chǎn)。本文通過對制約硫鐵礦開采的主要因素及現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)近年來，礦山在開采過程中所采用的措施，僅供其它同類礦山同類借鑒。
一、水患
河南省靈寶市銀家溝硫鐵礦是小秦嶺地區(qū)有名的大水礦床，礦坑涌水一直影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，水害嚴(yán)重制約礦山企業(yè)的發(fā)展，使相當(dāng)數(shù)量的礦石資源無法開發(fā)。礦床水文地質(zhì)條件，礦區(qū)內(nèi)可溶性碳酸鹽巖分布于花崗斑巖巖體周圍，礦區(qū)內(nèi)地下水在礦山開采前，主要接受大氣降水補給，其次是地表河流入滲補給。大氣降水通過各類巖石的裂隙、溶隙和構(gòu)造破碎帶滲入地下，形成地下水，為礦區(qū)內(nèi)礦坑充水的主要水源，礦區(qū)主要儲水構(gòu)造為白云巖、接觸帶斷裂帶和礦體。
根據(jù)以往的突水情況分析表明，斷裂構(gòu)造帶是礦井突水的主因及控制因素。針對以上情況，礦山采用以下措施，一疏降底板高承壓含水層水壓；二區(qū)域截流；三注漿加固；四建防水閘和防水門。另外，礦山堅持“有疑必探、先探后掘”的疏水原則。在井巷工程靠近含水層是，利用坑道鉆疏水。既先用￠91mm的鉆桿開孔，再用￠75mm的鉆桿鉆進(jìn)，孔口安裝閥門，有計劃的放水，有效的防止突水。近年來礦山在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號礦體疏水中，共完成放水鉆孔158個，進(jìn)尺4497.3米，有效的控制了突水情況的發(fā)生，為安全開發(fā)利用資源提供了保障。
二、地面塌陷
礦山于1991年籌建，1995年已形成10萬噸/年采選能力，至今已形成40萬噸/年采選能力。屬地下開采，豎井和斜井聯(lián)合開拓方式，采礦方法主要為無底柱分段崩落法，局部采用空場法，中段高度50米，分段高度10米，采礦允許地面塌陷。
㈠區(qū)塌陷區(qū)現(xiàn)狀調(diào)查
從地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的成因和塌陷特征，將分地面塌陷為采空地面塌陷和熔巖地面塌陷。采空地面塌陷是主要的礦山地質(zhì)災(zāi)害，是由地下開采引起的地面塌陷，伴隨塌陷往往還有地面裂縫及山體開裂。巖溶地面塌陷是由開發(fā)排水（包括礦坑突水）為主導(dǎo)因素引起的巖溶塌陷。隨著各個礦體采深增加，地面已形成多處塌陷。Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號礦體塌陷區(qū)屬于采空地面塌陷。Ⅱ號礦體地面塌陷形成時間是1999年4月，塌陷面積3806.1米2；Ⅳ號礦體地面塌陷時間是1997年7月，塌陷面積5866米2；Ⅴ號礦體地面塌陷時間是2003年5月，塌陷面積1647.5米2；Ⅵ、Ⅶ號礦體地面塌陷時間是2006年 10月，塌陷面積分別是656.5米2、476.5米2。Ⅲ號礦體地表裂縫屬于巖溶塌陷。Ⅲ號礦體是一個富水礦體，礦體從2000年開始疏水，日排水量為8000米3。長期的排水導(dǎo)致2005年4月山體出現(xiàn)裂縫，形成一條北北東向裂縫，長約200米，寬0.2―5米不等。
㈡礦山地面塌陷趨勢分析
該礦區(qū)礦體一般受斷裂帶和接觸帶控制，傾角60°―80°，礦體在近地表表現(xiàn)為褐鐵礦，較破碎，淺部風(fēng)化帶穩(wěn)定性差，根據(jù)巖體的滑落角推算最終Ⅱ號塌陷區(qū)的面積為32426.7米2，Ⅳ號塌陷區(qū)的面積為28546.5米2，Ⅴ號塌陷區(qū)的面積為36930米2，最終各個塌陷區(qū)將連為一體。地面塌陷直接破壞地表植被和地表水系，尤其是Ⅳ號礦體的地面塌陷橫穿山溝，直接威脅礦區(qū)的一條主干路。
㈢礦山地面塌陷防治措施
礦山地面塌陷是由于人類開采礦產(chǎn)資源誘發(fā)的，因此防治應(yīng)以人文本，既要預(yù)防和減輕地質(zhì)災(zāi)害帶來的破壞和損失，又能保障礦產(chǎn)資源有序開發(fā)。結(jié)合礦山實際情況，提出如下防治建議。建立健全地面塌陷區(qū)的管理規(guī)章制度；建立塌陷區(qū)應(yīng)急救援預(yù)案；嚴(yán)格執(zhí)行塌陷區(qū)檢測和日報制度；在塌陷區(qū)周邊挖設(shè)排洪渠，防止洪水灌入塌陷區(qū)；對塌陷區(qū)進(jìn)行封堵，防止人、畜入內(nèi)；在塌陷區(qū)邊設(shè)立溫馨提醒等。回填法是一種常見和有效的治理方法，截止目前Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號地面塌陷已累計回填石渣362386.73米3，延緩了塌陷范圍的進(jìn)一步擴張。
三、礦體自燃
Ⅱ號礦體為礦區(qū)所控制的七個礦體之一，占礦區(qū)總儲量的11.3%，從1995年5月份開始采礦。采礦方法采用無底柱分段崩落法，首采標(biāo)高1005米，分段高50米，分層高10米。1998年，礦體開采到940分層時出現(xiàn)高溫，2004年，在回采910、900分層時開始出現(xiàn)明火， 2007年9月該礦體停采。
2007年11月，我公司與中南大學(xué)合作對Ⅱ號礦體硫礦自燃進(jìn)行調(diào)查研究并提出滅火方案。選擇在Ⅱ號礦體890、880分層著火區(qū)施工鉆孔注阻化劑滅火。2008年3月―2009年5月，先后施工40個鉆孔，總進(jìn)尺1096.3米,進(jìn)行注阻化劑滅火，但滅火效果不明顯。后來又在地表火區(qū)對應(yīng)位置垂直施工一鉆孔從地表灌水滅火，因為排出的水富含鐵離子，污水處理后無法達(dá)標(biāo)排放。2009年6月，滅火工作暫停，總投資96.7萬元。
2009年12月我礦與三門峽黃金設(shè)計院合作做Ⅱ號自燃礦體采礦方法試驗研究，期望用改變采礦方法以達(dá)到正常生產(chǎn)的目的。該設(shè)計的核心是“將Ⅱ號礦體850至860層面10米段高的實體作為頂柱,通過一定網(wǎng)度的長錨索對頂柱進(jìn)行支護(hù)加固,設(shè)計孔眼數(shù)386個,錨索長度合計4678.5米。通過長錨索吊頂，將860層面以上的自燃區(qū)域與下部回采施工區(qū)隔離；確保850層面以下回采施工安全，850以下采用空場法采礦。該工程共完成850層面頂柱長錨索支護(hù)錨索加固孔眼382個,長錨索3898.5米，采礦輔助工程419.1米。2011年3月份開始正常回采，至7月底共采出礦石量3.66萬噸。
結(jié)束語:合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，有效預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害，需要科學(xué)合理的規(guī)劃和嚴(yán)格的落實機制，要因地制宜、講究實效。結(jié)合我礦實際情況，采取有效措施解決了礦床涌水、礦石自燃和地表塌陷等問題，預(yù)防和降低了地質(zhì)災(zāi)害帶來的破壞和損失，提高了資源回收率，保障了礦產(chǎn)資源有序開發(fā)。
參考文獻(xiàn)
（1）靈寶市銀家溝硫鐵礦Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體勘察報告
關(guān)鍵詞：
高硫鐵破碎厚大礦體；尾砂膠結(jié)充填；下向式采礦
中圖分類號：
TB
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
文章編號：1672-3198（2013）19-0188-01
1 概述
毛坪礦2007新探獲一礦體群，其中Ⅰ-6#礦體規(guī)模最大，該礦體呈似層狀、扁柱狀、扁豆?fàn)睢⒅鶢睢⒚}狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出，其走向延伸長約200m，傾斜延深大于150m（該礦體814中段出露標(biāo)高821米，深部鉆孔控制標(biāo)高630m），新探獲礦石量超過200萬噸。
2 原有采礦方法存在的問題
采用下向式尾砂膠結(jié)充填法采礦以前，該礦在2007年至2010年間運用上向式廢石充填法回采Ⅱ、Ⅲ號礦體及該礦體群端部小礦體。
上向式廢石充填法采礦主要適用于礦巖相對穩(wěn)固、礦體厚度不大，礦體空間形態(tài)簡單的礦體。運用上向式廢石充填法采礦，當(dāng)?shù)V房頂板暴露面積超過100㎡時，需要制作人工混凝土隔墻，勞動強度大，且隔墻接頂困難，從而影響混凝土隔墻對頂板的支撐效果；同時，人工在采空區(qū)內(nèi)作業(yè)，極大地增加了作業(yè)人員的安全威脅。由于上述原因綜合影響，導(dǎo)致使用上向式廢石充填法采礦時，采場的貧化及損失都較高，回采率低，員工作業(yè)效率低，單采場日出礦能力低（約為100t/d）。
在運用上向式廢石充填法回采該礦體群端部小礦體時，由于礦石硫鐵含量高，節(jié)理裂隙發(fā)育導(dǎo)致頂板不穩(wěn)定，不時發(fā)生小規(guī)模冒落，大大增加了采礦的支護(hù)成本及設(shè)備設(shè)施受破壞的風(fēng)險，也嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的人身安全，上向式廢石充填法已不適用于該礦體群的回采。
3 尾砂膠結(jié)充填采礦方法
該礦體群礦巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，以Ⅳ、Ⅴ級結(jié)構(gòu)面（節(jié)理面）為主，連貫性差，礦體的變形破壞受結(jié)構(gòu)面的抗剪特性、結(jié)構(gòu)體的大小、形狀和彼此鑲嵌能力控制，且多含水。礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，最發(fā)育的為塊狀構(gòu)造。塊狀鉛鋅礦石在礦體中廣泛分布；另外礦石還呈條帶狀、似層狀、紋層狀產(chǎn)出。
由于上述復(fù)雜的礦石構(gòu)造特征，該礦體群整體強度分布不均衡，結(jié)構(gòu)疏松的黃鐵礦石降低了礦巖的整體強度，呈條帶狀和層狀產(chǎn)出礦石，受節(jié)理裂隙影響，容易發(fā)生順層冒落現(xiàn)象。如繼續(xù)沿用上向式廢石充填法回采，將嚴(yán)重威脅作業(yè)人員的安全。
3.1 尾砂膠結(jié)充填采礦方法及其特點
尾砂膠結(jié)充填法采礦是指利用選礦產(chǎn)生的尾砂，根據(jù)其特有的性質(zhì)，經(jīng)過試驗研究，然后添加適當(dāng)?shù)乃唷⑹壹捌渌牧现苽涑删哂蓄愃苹炷列再|(zhì)的膠結(jié)體，通過輸送泵和管線將膠結(jié)體輸送至采空區(qū)，從而對采空區(qū)進(jìn)行充填和治理的采礦方法。
該采礦方法能夠?qū)崿F(xiàn)采空區(qū)外制備膠結(jié)充填料和長距離管線輸送，并能實現(xiàn)管道連續(xù)輸送，從而保證作業(yè)的連續(xù)性，加快空區(qū)充填，縮短充填時間，提高了勞動生產(chǎn)率；充填站布置采空區(qū)外，保證了作業(yè)人員的安全；利用尾砂制備膠結(jié)料，減少了尾砂中化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境的影響和尾砂堆存在尾礦庫帶來的安全隱患，更加綠色環(huán)保。
3.2 參數(shù)的確定
2010年10月開始，該礦與湖南研究院合作開展尾砂膠結(jié)充填環(huán)管試驗。目的是弄清該礦尾砂的性質(zhì)，找到合理的配合比等參數(shù)，將其制作成膠結(jié)提用于井下采空區(qū)的充填。
該環(huán)管試驗的管道充分考慮該礦井下坑道實際情況，設(shè)計布置不同角度的管道，測試流速、阻力、管道磨損等數(shù)據(jù)。并根據(jù)該礦尾砂性質(zhì)設(shè)計不同的灰砂比、水灰比及濃度進(jìn)行試驗。
該試驗平臺輸送泵選用1臺HBT50.13.90S型混凝土泵。
測量數(shù)據(jù)采集選用工控系統(tǒng)。設(shè)計選擇工控系統(tǒng)型號規(guī)格：工業(yè)組態(tài)軟件（組態(tài)王）；數(shù)據(jù)采集器（PLC柜）。通過6個月的現(xiàn)場試驗及室內(nèi)統(tǒng)計分析，得出了能夠滿足毛平礦井下生產(chǎn)需要的合理灰砂比、濃度大于、塌落度等基本參數(shù)。見表1：
通過試驗確定了膠結(jié)充填體參數(shù)以后，根據(jù)彝良馳宏只有YT28和7655型鑿巖機的實際情況，考慮礦體的穩(wěn)固性及初次嘗試運用新方法和工藝，施工人員和技術(shù)人員都需要摸索學(xué)習(xí)和掌握，并結(jié)合已形成的礦體下盤脈外采準(zhǔn)斜坡道及平巷等綜合因素，設(shè)計的Ⅰ-6#礦體760中段采場結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
毛坪礦在實際生產(chǎn)中，具體執(zhí)行的采礦工藝流程為：進(jìn)路回采鑿巖爆破采場通風(fēng)浮石清理支護(hù)礦石運搬進(jìn)路底板整平鋼筋網(wǎng)敷設(shè)充填分層過渡。
分段（層）采準(zhǔn)工程掘進(jìn)結(jié)束后，進(jìn)路按設(shè)計進(jìn)行間隔回采，一步回采先隔三采一，然后對已回采進(jìn)路進(jìn)行平底和敷設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑Φ12，網(wǎng)度@300×300，最后進(jìn)行充填作業(yè)。充填作業(yè)分兩步進(jìn)行，進(jìn)路下部1.5米采用灰砂比為1∶4，濃度大于等于78%的膠結(jié)體充填，28天強度達(dá)到4.0MPa以上。剩余部分用灰砂比為1∶8，濃度大于等于78%的膠結(jié)體充填，并保證最大限度接頂，28天強度達(dá)到1.5MPa以上；充填體養(yǎng)護(hù)7天后可回采其相鄰進(jìn)路。二步回采時進(jìn)路隔一采一，回采結(jié)束按采礦工藝流程作業(yè)。然后再進(jìn)行第三步、第四步回采，直至分層回采結(jié)束。
4 應(yīng)用情況
地表臨時混凝土泵站（臨時泵送充填系統(tǒng)）建設(shè)完成，井下管線的架設(shè)結(jié)束后，毛坪礦從2011年3月起，首先在Ⅰ-6#礦體760中段三分段進(jìn)行下向膠結(jié)充填法采礦試驗，經(jīng)過2個分層的現(xiàn)場驗證，該采礦方法能夠適應(yīng)毛坪礦厚大破碎且高硫鐵礦體的回采。
在下向式尾砂膠結(jié)充填采礦法中，設(shè)計采用進(jìn)路式回采，進(jìn)路斷面為3.0米×3.0米矩形。矩形斷面的進(jìn)路較金川公司龍首礦六邊形斷面的進(jìn)路施工更簡單，斷面質(zhì)量更容易控制。回采過程中，掘成后的進(jìn)路均沒有出現(xiàn)有頂壓和側(cè)壓現(xiàn)象發(fā)生，該斷面設(shè)計相對合理。
根據(jù)環(huán)管試驗、材料對比試驗及補充試驗得出的膠結(jié)充填體理論灰砂比、濃度、強度等數(shù)據(jù)制備的尾砂膠結(jié)體充填采場進(jìn)路后，經(jīng)后期取樣試驗測定，其強度達(dá)到設(shè)計要求，滿足采礦需要，即下分層回采時，膠結(jié)充填形成的假頂未出現(xiàn)斷裂及垮塌現(xiàn)象。
成功運用該方法采礦后，該礦全年采場無事故發(fā)生。其他技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)如下：
5 結(jié)論
該方法可以顯著提高采場的充填能力，保證和提高礦山的出礦能力，最大限度地保障選礦廠的礦石供應(yīng)，解決選礦廠礦石供應(yīng)不足的問題。同時，對該方法的摸索和研究，以及現(xiàn)場的實際應(yīng)用，大大增加了專業(yè)技術(shù)人員對尾砂膠結(jié)充填及其相關(guān)研究方面知識的學(xué)習(xí)和掌握，也大大提高了專業(yè)技術(shù)人員的技術(shù)水平，增強其應(yīng)對和處理尾砂膠結(jié)充填采礦過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題的能力。
（1）該方法不僅適用于極不穩(wěn)固礦體的回采，也使用與急劇變化礦體的回采；
（2）該方法能使作業(yè)人員得到更高的安全保障；
（3）該方法較廢石充填法采礦大大提高了勞動生產(chǎn)率和采場生產(chǎn)能力；
（4）該方法能提高資源回收率，減少貧化和損失；
（5）該采礦方法更安全環(huán)保。
參考文獻(xiàn)
[1] Helmut Eichmeyer，胡際平.下向膠結(jié)充填采礦法——重要性日益增長的一種采礦方法[J].礦業(yè)工程，2008.
