中小型地下铁矿山采空区治理方案与工艺

摘 要：以某典型中小型铁矿山例，在分析矿山开采现状与空区情况的基础上，制订了空区治理方案，并从管路下放方式、料将下放方式、充填工艺与顺序、投资概算与工期等方面进行了方案设计，对现场充填工作有一定的指导作用。

关键词：中小型 铁矿 采空区治理 方案与工艺

中图分类号：TD21 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0035-01

1 矿山开采现状与治理方案

某典型中小型铁矿山已井下开采多年，矿区内有1个竖井，1个斜井、1个盲斜井。开采21 m、61 m两个个中段，-18 m中段，刚掘进探矿巷道，未进行回采，采用无底部结构浅孔留矿采矿方法采矿。

21 m、61 m水平已经回采，形成了11个采空区。采空区体积为1152943 m3，矿山采用无底柱浅孔溜矿采矿方法开采，为遵循绿色开采方针和充分回收顶柱矿石，本次设计采用尾砂胶结充填法处理采空区。

2 采空区充填方案

2.1 充填管路下放方式及方案工艺

充填管路设计由地表建立充填站，经充填井进入井下，进行各采场充填工作。充填管路进入井下一般有两种方法，即管路经井筒进入井下方案和经充填钻孔进入井下方案。

（1）井筒敷设充填管路方案。

本次设计将矿区内竖井作为充填井。设计充填管道由矿区充填井（竖井）进入井下。

（2）充填方案工艺流程。

在地表充填井附近设置尾砂堆场，尾矿库尾砂经汽车运输到尾砂堆场，脱泥后与水、水泥混合，由6管经泵加压后输送到井下，再经充填平巷到采空区充填口，充填料自流到空区充填。

2.2 充填倍线

充填料浆自流输送是以自身的势能为动力克服管道沿程阻力而流动，实现自流的条件是在系统中具备的势能必须大于流径管道系统时克服沿程阻力所须消耗的能量。根据充填倍线公式计算矿山最大充填倍线Nmax=6.5，充填可满足料浆自流。

2.3 采空区充填工艺

采空区充填前要先封闭采空区的所有出口，封闭挡墙上设两个泄水管，泄水管打上孔之后，用土篷布包好，封闭挡墙要求坚实严密，不能跑浆。

充填平巷工程布置在空区顶板下盘岩石移动界线外，断面4 m2，掘规格2 m×2 m的水平巷道与空区连通，充填巷道底板标高比空区顶板标高低1～1.5 m左右，铺设充填管路至空区充填口。

移动充填站设在充填井口，尾砂和水泥通过皮带运至搅拌桶搅拌，搅拌好的尾砂水泥砂浆通过井筒充填管路和平巷充填管路自流到空区充填口进行充填，采空区充填采用1∶8的胶结配比，重量浓度65%。采用滤水比较好的材料加高封堵充填口。当充填到距空区顶板2 m时，停止充填，进行平整养护，养护期28 d，以此做回采顶柱的拉底巷。

为了达到更好的滤水效果，在采空区下盘掘一泄水天井，每隔4～5 m掘联络平巷与空区相通，在空区与平巷连接处设滤水挡墙，泄水天井还有检查空区充填情况的作用。充填井和泄水井内设梯子间，以便人员上下，同时作为回风天井。

上部回水采用潜水泵排到充填平巷流至充填井的水仓内，由水泵排出地表，从空区排出的水比较混浊，在流入水仓前先进入沉淀池沉淀，然后再排入水仓内。

2.4 充填顺序

为了空区处理的施工安全，采取由下向上、由外向里的充填顺序，即在垂直方向上，先充填最深部的空区，再充填浅部空区；在水平方向上，由充填井附近空区向远离充填井空区充填。

2.5 纯充填投资概算与充填工期

矿山纯充填成本按86元/m3计算，矿山采空区体积为1152943 m3，因此矿山纯充填投资为9915.3万元。

由于每年12月、1月、2月、3月为冰冻期，尾砂冻结，不能进行充填作业，故年工作日按240天计算，采用三班工作制，每班8小时。每班充填能力为180 m3，矿山采空区体积为1152943 m3，因此矿山充填工期为71.16个月。

3 存在的主要问题及建议

（1）由于采空区的状况是随时变化的，因此矿山在处理采空区和残矿回收的施工时，要对该空区及残矿进行核实，根据矿山采空区实际情况，按本方案设计中采空区处理及残矿回收方案进行。

（2）空区处理过程中对所需施工的相关工程一定要严格按作业规程、操作规程和安全规程的要求进行施工，杜绝事故发生。

（3）对于地表可能发生塌陷部位要设置明显警示标志，防止人员进入。

（4）矿山布设的封堵挡墙必须执行严格的验收制度，保证封堵挡墙的质量，在安全上起到封堵作用，封堵墙的厚度不能小于0.5 m。

（5）禁止在采空区上部岩体进行采矿活动，消除安全隐患。

（6）空区处理实施过程中，要特别加强对空区顶板和有害气体检查的观测，发现有异常现象，及时撤离人员，保障安全。

4 结语

本开研究仅确定了采空区治理方案与工艺，有待在今后的设计中作进一步深入的研究与论证，以确保采空区治理工作安全顺利的进行。