金属矿山大空区充填研究

近几年，由于矿山开采，以及民采造成的采空区等原因导致地面发生大面积塌陷，在山东黄金收购以前，矿山一直用留矿采矿法开采，主要开采中段为 1，2，3 中段。为实现矿山扩产至规模 5000 t/d，采用有底部出矿结构的盘区空场崩落联合采矿法，该采矿方法的 1 个盘区包含 4 个矿房和 4 个矿柱，矿房沿走向布置，每个矿房长度为 32 m，宽度为矿体水平厚度间柱宽 18 m，阶段高度 50 m。红岭矿业公司无论是浅孔留矿法还是阶段深孔空场崩落联合采矿法进行回采，采空区均未进行充填，为防止采空区塌陷造成井下空气冲击波，矿山对采空区进行了崩落处理，使空区连通地表，但造成地表塌陷。据统计，目前矿区地表已形成数个塌陷坑，塌陷坑体积达 130 万 m3 ，部塌陷区已延伸至矿区工人住宅区附近。与此同时，由于崩落不完全形成了隐伏空区，其次，随着矿山后期深部进一步开拓，矿山提升箕斗井和地表部分建筑可能处于深部资源开拓的移动带之内，因此必须采取措施治理地表塌陷区和井下采空区。

2 充填方案

矿山现有采空区主要分布于 10 线至 9 线之间，分布范围大，空区体积大，该类采空区与地表未贯通，暂时保持稳定。本次充填选取的采空区分别为 5101，5100 采场空区，空区具体参数及所需材料如表 1 所示。

2.1 充填施工方案

(1) 采场采空区下部采用1׃10胶结充填(约30 m)，上部 2~3 m 采用灰砂比为 1׃6 胶结充填体充填接顶。

(2) 采场充填管路由 905 m 中段布置，通过采准天井进入间柱凿岩巷对采场空区进行充填。

(3) 采场底部出矿穿用板墙支护，采用工字钢、圆钢进行加固。充填采场底部时，板墙必须有专人负责查看(充填设计见图 1)。

(4) 空区采用泄水笼(每个空区不少于两个)，采用升降式潜水泵进行抽水，保证泄水质量，存水高度小于 2 m，下部泄水要有相应的泄水孔、泄水井，严禁巷道内积水。

2.2 充填安全要求

(1) 施工过程中确保安全通道畅通。

(2) 施工过程中要严格按照《赤峰山金红岭矿业公司顶板支护管理规定》进行预支护，如果遇到顶板不稳固的区域，由技术员根据现场情况确定支护方案进行加固，保证施工区域施工期间顶板的稳定性。

(3) 在+890 m 施工为高空作业，在距离空区联络道两米设置防护围栏并设置警戒标识，任何人不得跨越围栏作业。靠近围栏作业人员必须系安全绳，安全绳一端固定在牢固物体上，另一端扣在安全带上或缠绕在腰部，系好安全钩。

(4) 施工前做好人工葫芦、升降式水泵等各种设备、设施的检查工作，禁止设备、设施带故障作业。

(5) 充填施工前，应事先处理施工区域顶板及两帮浮石，确认安全方可开始施工。不准在同一区域同时进行施工和处理浮石。作业中发现冒顶征兆，应停止充填作业进行处理;发现大面积冒顶危险征兆，应立即通知人员撤离现场，并及时上报。

(6) 充填作业前，施工区域必须有良好的照明，进入施工区域后必须检查顶板和两帮的变化情况，及时检撬浮石，严禁带浮石作业。

(7) 各工程必须严格遵守《金属非金属矿山安全规程》及相应的岗位操作规程。本次充填方案在应用过程中发现的问题及解决方案：

(1) 存窿矿石对充填前期的下放钢丝绳存在一定的困难，多次尝试后采用抛掷装置进行抛掷取得较好的效果。

(2) 充填高度大于 10 m 后，由于周围压力较大对泄水管(笼)泄水能力造成破坏。泄水能力直线下降，部分泄水能力消失。基于这种原因采取可升降式潜水泵(风泵)，对空区内的充填水进行排放，取得非常好的效果。

(3) 采用装配式充填板墙，架设两组工字钢进行加固，取得较好的充填效果。

3 结 论

红岭矿业公司矿区内现存空区具有自身的一些特性，如空区内存在存窿矿石、空区存在时间较长、空区内情况较复杂等性质。在此背景下应尽快进行空区充填方案研究，制定出适用于公司实际的较大空区充填方案，及时对区域内的空区进行充填，以消除井下安全隐患，并积极布局二步采回采方案，从而增加采场个数，保证生产任务的完成。