邵發(fā)忠，王 華

（云南錫業(yè)集團(tuán)（控股）有限責(zé)任公司老廠分公司，云南 個舊661007）

在有色金屬地下礦山的開采過程中，除膠結(jié)充填采礦法能比較充分地回收資源外，其它方法均需根據(jù)現(xiàn)場開采的礦巖穩(wěn)固性情況，采用留取獨立礦柱或連續(xù)間柱的地壓管理方式，所留資源的損失直接影響了礦山的經(jīng)濟(jì)效益。如何將礦柱或間柱最大化地回收成為提升效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文結(jié)合云南錫業(yè)集團(tuán)（控股）有限責(zé)任公司老廠分礦13－2－3#礦體東、西間柱的回采情況，介紹了注漿工藝在間柱回采中的應(yīng)用實踐效果。

1 地質(zhì)概況

1．1 地質(zhì)條件

13－2－3#礦體走向長1 020m，寬72～172m，厚0．6～22．86m，平均厚7．71m，礦體走向北東40°至近南北，傾角10°～30°，賦標(biāo)高1 740～1 820 m，礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出。

1．2 礦體賦存條件

礦體頂板為大理巖，穩(wěn)固到中等穩(wěn)固，底板為花崗巖，呈半風(fēng)化狀態(tài)，不穩(wěn)固。礦體呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，東高西低，南高北低，走向近南北，傾向北西，傾角10°～30°。礦體上部局部氧化，形成氧化礦，中等穩(wěn)固。礦體中間夾變輝綠巖巖層，節(jié)理裂隙發(fā)育，產(chǎn)狀與礦體產(chǎn)狀近似，不穩(wěn)固到中等穩(wěn)固，厚薄不均勻，礦體形態(tài)復(fù)雜多變。

1．3 水文地質(zhì)條件

該礦段位于老廠礦田南東部，地處紅河與南盤江支流的瀘江水系之間，地表分水嶺地帶，地勢西高東低，無地表水系，其坑內(nèi)涌水大小除與揭露含水構(gòu)造的規(guī)模有關(guān)外，主要取決于連續(xù)降雨強度。礦床水文地質(zhì)屬于巖溶裂隙溶洞含水充水為主的簡單—中等類型。

2 礦體開采現(xiàn)狀

該礦體前期應(yīng)用了“有底柱分段空場法”、“房柱法”、“全面法”等采礦方法，經(jīng)過多年的開采已形成了大量的采空區(qū)，其采空區(qū)暴露面積包括東盤區(qū)－3#至11#礦房12 375m2，中盤區(qū)－2#至10#礦房5 735m2，西盤區(qū)－3#至9#礦房14 600m2。

東、西間柱走向長132m，寬12m，高1 740～1 805m。經(jīng)計算，東、西間柱的礦石儲量為197 250t，其中錫金屬為979t，錫品位0．496%，銅金屬為6 114t，銅品位3．099%。

2．1 采空區(qū)頂板穩(wěn)定性

東盤區(qū)1#、2#礦房通過中深孔落礦后其頂板已崩落，廢石已自然充填采空區(qū)，3#至11#礦房局部空區(qū)頂板脫落，不穩(wěn)定，中盤區(qū)1#至10#礦房空區(qū)頂板局部脫落，穩(wěn)定到不穩(wěn)定，西盤區(qū)1#至9#礦房空區(qū)頂板局部脫落，基本穩(wěn)定。

2．2 間柱穩(wěn)固性

東間柱1764（出礦分層）至1785（二分層）1#至7#礦房聯(lián)道穩(wěn)固到中等穩(wěn)固，局部有片幫現(xiàn)象，西間柱4#至5#井之間聯(lián)道頂板垮落，1#至3#井1764（出礦分層）至二分層聯(lián)道穩(wěn)固到中等穩(wěn)固，5#至7#井聯(lián)道穩(wěn)固到中等穩(wěn)固，局部有片幫現(xiàn)象并伴有間斷的巖爆聲。

2．3 地壓管理現(xiàn)狀

東盤區(qū)3#至9#礦房，西盤區(qū)1#至6#礦房均采用干式（塊石）充填，但未接頂，中盤區(qū)1#至6#礦房采用塊石充填已完成，局部接頂。

3 間柱回采前的頂板管理和空區(qū)處理措施

3．1 充填

在安全的前提下，最大限度地對各采空區(qū)進(jìn)行充填，現(xiàn)已充填立方量包括東盤區(qū)23 684m3，中盤區(qū)44 400m3，西盤區(qū)16 288m3，總計84 372m3。

3．2 接頂

在已充填礦房內(nèi)采用人工接頂方式進(jìn)行點式接頂。

3．3 放頂

當(dāng)采取其它措施未能達(dá)到安全生產(chǎn)要求時，選擇有利空區(qū)應(yīng)力釋放的部位進(jìn)行放頂。

3．4 隔離

在空區(qū)與采場聯(lián)通處采用毛石混凝土墻進(jìn)行封堵，隔斷空區(qū)冒落時沖擊地壓的破壞。

3．5 監(jiān)測

采用YSS－C型巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀進(jìn)行定期觀測，及時收集原始數(shù)據(jù)，及時分析和掌握空區(qū)應(yīng)力集中狀態(tài)和分布規(guī)律，做好生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)和預(yù)警。

4 注漿工藝的引入和應(yīng)用

4．1 注漿方案的選擇

13－2－3#礦體礦房已基本開采完畢，東、西間柱已進(jìn)入備采狀態(tài)。由于采空區(qū)暴露面積大、時間長，間柱受地壓破壞明顯，給回采工作帶來較大的安全威脅。于是，在采空區(qū)內(nèi)充填了塊石，但因塊石主要來源于掘進(jìn)廢石，它們塊度均勻，流動性好，具有松散性和沉縮率較大（15%～25%）的特性，對限制空區(qū)圍巖移動和間柱變形達(dá)不到預(yù)期的效果。所以，在回采和出礦過程中極易混入，增加了礦石的貧化率。如留取1～2m隔離層，又會造成礦石再次損失。引進(jìn)注漿工藝技術(shù)，利用液壓和氣壓的原理，通過注漿鉆孔或注漿管，把所需液體均勻地注入充填塊石中，改善它們的物理力學(xué)性質(zhì)，以滿足間柱回采時的安全需要，降低礦石貧損指標(biāo)和回采過程中的安全風(fēng)險。

根據(jù)采礦方法回采順序，中5#礦房頂板為大理巖，中等穩(wěn)固，空區(qū)頂板基本穩(wěn)定，已施工好的1785中段二分層鑿平和1777中段一分層鑿平均較穩(wěn)固，在中5#礦房南北兩側(cè)4#礦房、6#礦房均進(jìn)行了塊石充填，具備注漿試驗工作所需的安全條件和技術(shù)條件。因此，選中5#礦房進(jìn)行注漿工藝試驗。依據(jù)中5#礦房的安全條件和技術(shù)條件，我們對單一式注漿方案和混合式注漿方案進(jìn)行比較。

Ⅰ方案（單一式注漿方案）：即由1785中段二分層鑿平施工下向扇形注漿孔，孔徑90mm，排間距5m，最大孔深22m。注漿范圍：長38m，南北寬分別為5m，高8m。

Ⅱ方案（混合式注漿方案）：即利用一分層已穿充填體的部分中深孔首先進(jìn)行水平和上向式注漿，待一分層注漿工作完成后，在1785中段4#礦房和6#礦房充填體上部進(jìn)行下向式注漿，待下向式注漿工作完成后，最后采用充填體表層澆淋注漿，澆淋注漿工作完成后即完成整體注漿工程，5#礦房井下注漿現(xiàn)場和效果見圖1、2、3。

圖1 5#礦房井下注漿現(xiàn)場Fig．1 The scene of underground grouting in 5#room

圖2 5#礦房井下現(xiàn)場注漿效果1Fig．2 The first effect of underground grouting in 5#room

圖3 5#礦房井下現(xiàn)場注漿效果2Fig．3 The second effect of underground grouting in 5#room

4．2 方案比較

Ⅰ方案

優(yōu)點：1）僅在二分層鑿平內(nèi)施工下向扇形注漿孔，施工組織簡單，易于管理；2）注漿設(shè)備移動點少，管線短，采用下向式注漿利于高壓注漿的壓力控制。

缺點：向下施工注漿孔，是在破碎的變輝綠巖中施工，成孔率低，且在充填塊石內(nèi)注漿孔難以形成，需采用下套管等措施，加大了施工難度和注漿成本。

Ⅱ方案

優(yōu)點：1）采用多方位、多形式注漿，有利于漿液的多方位多層次滲透，形成的注漿體連續(xù)性好，力學(xué)性能好；2）制作專用的注漿管進(jìn)行注漿，不再專門掘進(jìn)注漿孔，減少工序過程和難度，降低成本消耗；3）在間柱壓力大、變形大的情況下，縮短注漿時間，通過減少作業(yè)時間，降低安全風(fēng)險。

缺點：1）澆淋注漿需在空區(qū)內(nèi)作業(yè)，安全隱患大；2）注漿設(shè)備移動點多，不利現(xiàn)場操作。

通過以上綜合分析比較，決定采用Ⅱ方案作為實施方案，見圖4、5。

圖4 中盤區(qū)5#礦房注漿設(shè)計布置平剖圖Fig．4 The profile of grouting in 5#room of middle zone

圖5 中盤區(qū)5#礦房注漿設(shè)計布置縱剖圖Fig．5 The longitudinal section of grouting in 5#room of middle zone

4．3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

通過表1可知，如不注漿，按常規(guī)回采間柱，其損失率、貧化率較大，不利于資源的充分回收利用，采用注漿工藝后，實際多采出錫金屬23t，銅金屬216t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

表1 常規(guī)回采和采用注漿工藝回采的生產(chǎn)指標(biāo)比較Table 1 The production indicators comparison between the normal mining and the grouting mining

5 結(jié)論與建議

實踐證明，正確選取間柱回采參數(shù)后，在經(jīng)干式（塊石）充填的空區(qū)內(nèi)，引入注漿工藝提高充填體強度后，確實能起到有效控制空區(qū)地壓和限制圍巖移動的作用，提高間柱回采時開采空間的穩(wěn)固性［1］。

但由于將注漿工藝技術(shù)引入地下間柱的回采，在老廠分礦屬首次，因此在回采過程和工藝試驗中主要存在以下幾個方面的問題：1）由于充填塊石是在暴露和不暴露的空場內(nèi)，其塊石的大小和均勻程度都無法獲取，給注漿量的多少和流向判斷帶來難度。2）由于間柱因受力變形大，間柱內(nèi)部節(jié)理裂隙發(fā)育，且間柱內(nèi)的通口多，滲漏點多，漿液極易從孔內(nèi)裂隙和各通口處滲漏，達(dá)不到注漿目的。3）因注漿體在空區(qū)內(nèi)，注漿后的效果檢查（如滲透半徑、注漿體強度和自立性等）難度大。4）因注漿設(shè)備對注漿液體的配比及水玻璃濃度要求苛刻，如超過一定濃度，則極易造成堵管、堵機事故，且很難處理；如濃度不夠，則易造成漿液流失、注漿體強度不夠等情況，影響注漿效果，達(dá)不到注漿目的。因此，工人現(xiàn)場獨立操作難度大，不易掌握。

因此，應(yīng)開展以下幾個方面的工作：1）積極開展技術(shù)科研活動，提高采礦專業(yè)整體技術(shù)綜合素質(zhì)，達(dá)到科研技改項目的質(zhì)量要求。2）根據(jù)中盤區(qū)5#礦房注漿總結(jié)獲得的各個試驗參數(shù)和經(jīng)驗，針對存在的問題進(jìn)行深入探討和研究，為下一步在全礦的注漿試驗打基礎(chǔ)，確保注漿工藝技術(shù)的推廣和應(yīng)用。3）繼續(xù)進(jìn)行注漿工藝推廣試驗，收集有關(guān)原始數(shù)據(jù)，為綜合分析研究提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。4）在條件允許的情況下，適當(dāng)購置有關(guān)注漿體的事前和事后的檢測設(shè)備，收集相關(guān)原始數(shù)據(jù)，以確保注漿質(zhì)量并達(dá)到解決生產(chǎn)實際問題的目的。

最大限度安全、高效、合理地回收原預(yù)留的間柱資源，對于云錫老廠分礦乃至整個云錫集團(tuán)公司的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

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