凡口矿顶底柱安全回采原因分析及改进措施

陈永富

(中金岭南公司凡口铅锌矿，广东韶关 512325)



凡口矿顶底柱安全回采原因分析及改进措施

陈永富

(中金岭南公司凡口铅锌矿，广东韶关 512325)

本文通过分析凡口铅锌矿顶底柱回采安全难度大的原因，根据其原因提出一些改进措施。在回采底柱上部拉底采场时加强改进，同时在回采顶底柱时跟进安全措施，从而确保安全回采顶底柱。

顶底柱； 回采； 原因； 分析； 措施

1 顶底柱回采现状

凡口铅锌矿从1968年投产到现在经过43年的开采，在-240 m以上中段留下了大量顶底柱，这些顶底柱矿石品位高、矿石总量较大，对补充矿山日益枯竭的资源、增加矿山的经济效益、提高矿山资源的利用率、延续矿山开采年限方面有着不可替代的作用。但顶底柱矿石作为滞后开采部分，地质条件复杂，特别是受到周围环境的影响，部分地质条件已经发生了较大变化，同时其周边工程复杂，回采条件受到较大限制，不可确定因素较多，增大了顶底柱的安全回采难度。

2 回采难度大原因分析

2.1 赋存条件

顶底柱产生即存在原因就是为了能多中段同时开采，增加采场回采个数，增加矿山开采矿石量。上部采场拉底回采完后，即破坏了矿石的受力结构及整体稳定性，受爆破影响，矿石稳固性及矿石本身的整体粘性降低，同时顶底柱回采在拉底充填体下作业，这些条件都加大了顶底柱回采的安全难度。

2.2 技术条件

2.2.1 金星岭部分底柱采场，底柱划分时两帮控制线与拉底层采场两帮控制线一致，而不像狮岭底柱采场顶板对应两拉底采场，前者顶板拉底充填体仅受充填体膨胀张力产生的摩擦力作用。同时，上部两拉底采场本身除这种摩擦力外，两者无任何骨架相连，这种结构易导致充填体整体冒落；而后者除两者间有摩擦力外，每个拉底采场均有一部分为矿石或结顶充填体支撑，只要其充填体的强度大于其抗剪强度，则充填体不会整体下沉导致冒落。

2.2.2 两拉底层交界处，因为间柱在拉底时为避免破坏矿房拉底层充填体，靠充填体的底板矿石打眼时没有到位，容易形成一随采场走向的、厚度及高度均约0.3-0.4 m的残矿柱，这种残矿柱没有足够破碎，难以与拉底层充填体形成类似混凝土的结构，同时其所受的约束力也仅有两旁充填体的张力，强度较差，在揭露后，这种三角状残矿在受到爆破震动后，极易冒落，同时破坏了整个充填体的受力平衡，由此导致了充填体的一部分破坏。

2.2.3 -240 m以上中段底柱很大部分为FDQ底柱或者是留矿法底柱，这两类底柱的相同之处是大部分均在矿石里扩漏，同时因为矿石安息角或人为原因，导致漏斗内遗留了大量残矿，特别是留矿法更加明显。这种留矿法残矿因出矿后无法进入测图，故残矿的厚度也无从知晓。Sh-240mN4-5#FDQ底柱在回采完一分层底柱后，顶板还留有大量残矿，主要集中在漏斗范围，回采非常被动；同时FDQ采场及留矿法采场出矿后，因为安全因素影响，一者无法铺设地网等底部结构，充填质量较差，二者无法准确测图，资料不是很详细，更增大了回收残矿的难度。

2.2.4 回采完矿房底柱后，必须对其结顶充填，但是因为没有充填天井，同时充填体脱水时充填料下沉等影响，无法对矿房底柱结顶，在回采间柱底柱时，上部拉底层充填体全部悬空，没有支撑点，对回采带来极大的安全隐患。Shd-120m顶10#底柱回采时，南帮顶27#③底柱没有完全结顶，造成顶板大面积悬空发生充填体冒落。

2.2.5 凡口矿底柱实体厚度约6.0 m～8.0 m，采场破顶后底柱一般分为两层回采。2009～2010年这段时期矿里曾要求底柱实行掘进式回采，高度3.0 m～4.0 m，宽度4.0 m左右，即最后一分层采取分条分段回采、结顶的方法回采。但因为功效低目前只有安全回采难度极大的底柱采场方采用此方法回采，如Shd-120m顶6-7#底柱最后一分层采用掘进式回采，一般情况下基本上还是采用上向分层充填法回采。第一层压顶后至少预留3.0 m待第二层破顶回采。在回采底柱第二层时，特别是分段后退式回采时，若底柱周边没有穿脉，对回采第二段以后的矿石时，通风条件受到极大的限制，例如Shd-80m顶9#底柱回采时，西头靠近无轨巷，东头通回风巷，因为安全原因后退式回采，第一段出矿后，若不留通道通回风巷则炮烟返出主巷，影响范围较广，但同时考虑到充填队无法在结构很破碎的充填体下立通风巷，空场验收时决定充填结顶后回采西头，等回采西头时造成通风困难最后只有装风机辅助通风。

2.3 安全、管理方面原因

2.3.1 拉底层在拉底过程中，受作业班组的技能熟练程度的影响，拉底层凹凸不平，特别是有较大上坡或降坡的采场，这种情况更加严重。测量人员若没有实测则严重影响了资料的准确度，对底柱破顶回采造成严重的后果；或找边高度不够造成补偿空间太低，无法正常压顶；或者预留安全破顶厚度不够，造成边邦的摩擦力不够，容易发生冒落。Shd-200m顶12#底柱资料提供采后空高6.0米，预留3.0 m的补偿空间，但实际压顶回采时，补偿空间堵死后仍未揭露拉底层充填体，最后采用边铲边压顶边跟进安全处理、水泥锚杆护顶的方式进行回采，采后空高8.0 m，与提供标高资料相差2.0 m。

2.3.2 拉底层因为管理或安全原因清场不干净，局部留有矿石、废石容易造成残矿、碴，这种情况在底柱开口压顶过程中容易造成一种假象，打钻装药时将炸药装到残矿、碴中，导致残矿、碴虽然被爆下，但却容易破坏充填体，破坏了原有的应力平衡状态，人为造成一个应力点集中，致使该处充填体极易冒落。Sh-240mN6#底柱资料与实际相差约0.5 m，预留破顶厚度不够，且由于拉底层清场不干净残矿、碴较多，在西头开口压顶时，因为这种残矿、碴影响破坏了充填体，致使采场充填体局部冒落，既造成了贫化，也对安全回采带来了风险。

2.3.3 拉底采场在垫坡过程中，个别工区、队为图方便，没有将垫坡的渣或者矿石清理干净即进行充填，底柱回采时，揭露该垫坡后，人为造成一个破碎带，这不仅是一个安全隐患，同时为此进行的安全处理工作，诸如铁丝网锚护等，无疑也增加了采矿成本。Shd-200m一分段回采顶4#试验底柱时，因Shd-200m顶4-5#试验采场二分段回采时超采严重，已基本上将4#试验采场采完。揭露Shd-200m顶4-5#试验采场上坡垫渣后，该垫渣被揭露后冒落混入矿石中，造成贫化，且冒落严重。最后矿石未完全铲完后即交付充填。等等。

3 安全回采顶底柱改进措施

根据本人长期管理回采顶底柱的经验提出一些改进措施如下：

3.1 对于FDQ采场将在矿石中扩漏改为先回采二分层2首层共6.0 m胶结充填后，构筑人工假底(见图1)。3.2 对充填结顶问题凡口矿一般拉底层铺设地网，第二层立脱水井，为方便充填结顶矿房底柱，在拉底层充填时，预留一较小的充填井，规格：1.0 m(宽)×1.0 m(高)，但为保证底部结构的稳定，需要在充填小井旁加密底部结构的内筋网度，第二层立脱水井时，按脱水井通道规格将充填小井延伸至进路，在充填结顶时，可以沿此通道接管通过充填小井结顶充填(见图2)。

图1 人工假底示意图

图2 充填小井示意图

3.3 拉底层在铺设地网时，离底板约20 mm高度拉钢丝绳，这种钢丝绳的主要作用也就是在充填时固定竹架，在回采过程中，钢丝绳下方的充填体容易断层而冒落，而在钢丝绳交接处加多一条水泥锚杆，既可以作为充填体内筋，同时只要这种水泥锚杆的网度足够的话，则可以保证钢丝绳下方的充填体不致因为脱层而冒落，造成贫化。这种水泥锚杆就单从价格方面讲，远低于空心锚杆，同时其力学性能与空心锚杆无异。

3.4 顶底柱回采环境均在充填体下，所以充填体质量的好坏直接影响到顶底柱的回采，凡口矿在铺设地网时，主体是竹架，同时每捆竹架中加多一条空心锚杆，主要是为了加强充填体的整体强度，同时作为类似混凝土的主筋，主要承受拉力，所以不论从经济方面还是从充填体的结构方面，废旧钢管的优越性都大于空心锚杆，为加强充填体的整体抗拉强度，可以选用废旧铁管代替空心锚杆。

3.5 为解决底柱分段回采通风问题，避免充填队作业人员为留通风联道在充填体下长时间作业问题，可采用铁风筒或类似铁风筒，有一定强度不致被充填料浆的压力压坏的预制构件，在首段第二层充填至一定高度时，预埋充填体中作为通风通道。目前在Shd-80m顶10#等底柱回采时已应用。

3.6 设计时尽量采用无底柱采矿方法回采，减少顶底柱的数量。

4 结语

随着矿山开采已延伸至深部，会产生更多的顶底柱，为降低顶底柱开采的安全难度，避免重复上部中段顶底柱的不足，希望本文能对安全回采顶底柱有一定的借鉴作用。

[1] 凡口铅锌矿顶底柱采场掘进式分条回采技术规范(试行)·2009.2.23.

On the Reason for Cap Pillar and Sill Pillar Safty Recovery of Fankou Lead-zinc Mine & Improvement Measures

CHEN Yongfu

(Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Company LimitedFankou Lead-zinc Mine, Shaoguan,Guangdong 512325)

Through analyzing the reason for great safety difficulty of Fankou lead-zinc mine cap pillar and sill pillar recovery, this article puts forward some improvement measures. Such as strengthening and improving when recovery sill pillar upside undercutting stope. Meanwhile, following up safety precautions when recoverying the cap pillar and sill pillar. Thereby ensuring the safety of recovery the cap pillar and sill pillar.

Cap Pillar and Sill Pillar; Recovery; Reason; Analysis; Measure

陈永富(1970-)，男，湖南湘乡人，采矿助理工程师，从事矿山采矿技术管理工作。

TD80

A

1671-3818(2016)03-0004-03