一种井下废石充填的新方法

段志文

文章编号：2095-6835（2017）10-0069-02

摘 要：在地下矿山开采的过程中，因某一中段需要做一些特殊工程或需要开采矿中矿，在其施工阶段必然产生大量的废石需要处理。一般处理方法是在本中段利用采空区进行废石充填和利用竖井提升至地表废石场排放堆置。但在本中段所有采空区不能满足其充填需要时，同时利用竖井提升至地表废石场排放又不现实的条件下，根据实际情况分析，探索研究出一种新思路、新方法来解决井下重要工程所产生的废石排渣问题。这种井下废石充填的新方法是指利用一个天井首先实现上下中段废石的转运，然后再运输、充填的一种方法。通过评价、分析发现，与传统的废石充填方法相比，这种井下废石充填新方法具有许多优势，特别是在以浅眼留矿法为主的地下矿山开采中，该方法的应用效果更明显。

关键词：废石充填；采空区；天井；废石量

中图分类号：TD823.83 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.069

在矿山建设期和投入生产的前期，井下废石一般被排至地表废石场；在矿山生产中、后期，井下废石一般利用采空区进行充填，可以降低采空区过多对矿区地压带来的危害。在地下矿山开采的过程中，对废石的处理贯穿整个矿山资源开发阶段，特别是在废石量较多的中段，由于采空区充填地点不够等现象，若要通过竖井提升至其他中段或地表进行处理，就会增加竖井提升压力，对生产组织造成一定的影响。另外，由于最低生产中段所产生的附产矿石和废石需要利用竖井提升，若其他中段的废石同时也需要利用竖井提升，在这种复杂条件下，就很可能造成最低中段无法正常生产，甚至停产的可能。因此，在这种现状和背景下，根据实际情况分析与研究，探索出一种新思路、新方法来解决废石充填的问题。

1 井下地质概况及常用废石充填方法

1.1 井下地质概况

笔者公司的矿山属于地下开采的百年老矿山，矿区岩石由变质砂岩、板岩和花岗岩组成，呈致密块状，属坚硬脆性岩组，具有较大的承载能力。其中，石英脉型钨矿床由于含石英脉绝大部分产于变质岩内，中组脉带部分产于闪长岩内，矿体的主要围岩为变质砂岩，其次为闪长岩。矿体与围岩界线清晰，围岩较坚硬，硬度系数f=8～12.花岗岩型钽铌钨矿床矿体赋存于寒武系上组浅变质岩中，围岩岩性主要为变质石英细砂岩及粉砂岩，其次为粉砂质板岩，局部蚀变成角岩，围岩硬度系数f=6～15.

1.2 常用废石充填方法

笔者公司井下采矿方法主要为浅眼留矿法（简称“小采”）和阶段矿房法（简称“大采”），大、小采比为80∶20，采矿主要参数见表1.大采形成的采空区主要依靠上部矿石塌落充实，直至地表形成陷落区，小采形成的采矿区主要利用采矿结束前上掘的1～3个充填井进行废石充填处理。这种利用井下工程产生的废石对采空区进行回填的方法即为笔者公司井下几十年来常用的废石充填方法。这种废石充填方法仅局限于本中段内可用。

2 井下废石充填新方法研究

2.1 废石充填新方法思路

几十年来，笔者公司常用的废石充填方法仅局限于本中段内所产生的废石处理，当时基本没有废石充填地点。传统的思路就是利用竖井提升至地表废石场排放，但是这样做对公司的生产影响非常大。也就是说，公司不具备这样做的条件。在这样一种背景下，公司召开专题会议多次研讨，先后提出来的思路大致有2条，即利用采空区进行废石转运和利用天井进行废石转运。无论是利用采空区转运，还是利用天井转运，最终形成了首先应通过转运，然后再考虑充填的基本思路。这为我们寻找废石充填新方法指引了正确的方向。

2.2 废石充填新方法研究

当时，该中段某一重点工程每天产生的废石量约160 t，为了确保不影响工程施工进度，这160 t的废石必须当天处理完。运输废石是利用架线机车一次性牵引10个0.75 m3矿车，每次约运输10 t废石，要完成160 t废石的运输，就需要来回16次。采空区和天井一次性可储存的废石量见表2.

根据表2分析，若利用采空区转运，每个采空区可满足约20 d的废石量临时储存，在20 d之前必须在下一个中段转运。转运废石每班的台效一般为60～80 t/台，要转运完这临时储存的废石量，一个班组最快需要约40个班次，即40 d。在转运的同时废石也一直在倒入，2个班的转运量约为1天倒入的废石量，即废石倒入量约为转运量的2倍。通过理论计算分析，为确保不影响废石倒入采空区临时充填，废石转运工作应在采空区剩余一半空间之前进行，即废石倒入采空区第10天之前应在下部中段安排台班转运废石。当然，由于外界因素的不确定性，越早安排越好。若利用天井转运，每个天井的空间只满足约2 d的废石量临时储存，而废石倒入量约为转运量的2倍。通过理论计算分析，为确保不影响废石倒入天井临时充填，在天井空间剩余一半之前，每天应安排2个班组进行废石转运。

但是由于采场采空区的暴露面积较大，经常会出现倒帮现象，在废石充填转运过程中干扰因素较多，甚至出现卡斗、卡矿现象，造成转运很难进行。而天井的暴露面积较小，相当于一个小型溜矿井，不易出现这些问题。经过综合考虑、分析和研究，最终选择“先利用天井转运废石，然后再充填”的新方法。

3 结论

采用“先利用天井转运废石，然后再充填”的新方法，运行了近半年的时间，解决了当时废石量大、难处理的问题。如果不考虑当时的特殊情况，在正常的客观条件下分析和评价，该方法与利用竖井来提升废石相比具有以下优点：①地表排放废石受天气影响大，且废石道必須经常跟进；而新方法不受天气影响，只需做好充填地点准备即可。②利用竖井提升废石所需定员更多，用工成本高；新方法定员少，用工成本低。③利用竖井提升废石需占用井筒正常运行时间，增加提升成本，影响生产；新方法基本不影响生产。④该废石充填新方法是笔者公司井下第一次运用，具有一定的创新性，且效率相对较高。但是该新方法同样具有一定的局限性，因为随着废石充填的不断进行，井下采空区会越来越少。该方法只能解决一段时期的问题，并不能解决井下废石处理的长期性问题。而地表废石场可以弥补新方法的不足。

参考文献

[1]解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1986.

[2]《新编矿山采矿设计手册》编写委员会.新编矿山采矿设计手册（矿床开采卷）[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.

〔编辑：刘晓芳〕