原回采進(jìn)路充填接頂方案存在問題

上向進(jìn)路充填采礦法充填作業(yè)時(shí)，每條回采進(jìn)路開口處架設(shè)密閉式充填擋墻，在回采進(jìn)路中安裝充填管和排氣管，對(duì)單進(jìn)路進(jìn)行強(qiáng)制充填接頂，該方式充填接頂情況難以觀察，且最后接頂時(shí)，由于充填管路中剩余充填料或洗管水的巨大壓力，極易導(dǎo)致充填擋墻泄露料漿甚至被沖垮，造成巷道污染。為解決充填接頂和充填擋墻的矛盾，將充填擋墻設(shè)計(jì)成鋼筋混凝土擋墻，不但成本非常高，施工工期也較長(zhǎng)，充填是否接頂只能依靠一些設(shè)計(jì)更為復(fù)雜的裝置監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致上向進(jìn)路充填采礦法應(yīng)用率并不高。充填接頂方案如圖1所示。

回采進(jìn)路充填接頂優(yōu)化方案

（1）每個(gè)回采進(jìn)路由開口處下向施工，坡度-1%~-5%，回采進(jìn)路迎頭處頂板低于開口處頂板30~60 cm，如回采進(jìn)路長(zhǎng)度小于25 m時(shí)，可在各條回采進(jìn)路迎頭施工垂直進(jìn)路走向的充填巷，貫通相鄰的2~3條回采進(jìn)路。

（2）在距離回采進(jìn)路迎頭2~5 m處頂板，或在充填巷內(nèi)中間點(diǎn)的頂板處斜向上挑頂1.5 m，形成三角形的放砂硐室，將充填管道沿進(jìn)路頂板或充填巷頂板引至放砂硐室處，并將充填管道出口牢固懸掛于放砂硐室頂板處。

（3）在回采進(jìn)路入口與主聯(lián)絡(luò)道相交處，斜向上挑頂1.5~2 m，形成擋墻硐室，并在最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置架設(shè)上部敞開式的充填擋墻，充填擋墻上沿高出回采進(jìn)路頂板0.3~0.5 m。充填管道沿?fù)鯄ι涎剡M(jìn)入回采進(jìn)路，并在回采進(jìn)路入口外安裝三通閥，三通閥的支管引入待充填空區(qū)或緩沖池。在距充填擋墻上沿0.2 m的高度安裝直徑與充填管道相同的泄水管，泄水管引入相鄰的待充填空區(qū)或緩沖池。

（4）回采進(jìn)路采用尾砂膠結(jié)料分次充填，充填料漿濃度不低于65%，每次充填前后，用三通閥將引管水和洗管水排入待充填空區(qū)或緩沖池。接頂充填之前的倒數(shù)第二次充填時(shí)，洗管水直接排至充填區(qū)域，不再用三通引入待充填區(qū)域或緩沖池。但倒數(shù)第二次充填后，回采進(jìn)路入口處的充填料漿液面與該處頂板的高差不應(yīng)大于1 m。

（5）最后一次接頂充填時(shí)，引管水直接排入回采進(jìn)路，以確保管路暢通，充填料漿濃度及灰砂比應(yīng)當(dāng)提高等級(jí)，即充填料漿濃度不低于67%，灰砂比不低于1∶4。由于充填料漿密度大而引管水的密度小，因此引管水會(huì)漂浮在充填料漿之上，且最后會(huì)由泄水管排出進(jìn)路或由充填擋墻滲出進(jìn)路。

（6）人員在充填擋墻處觀察充填料漿的液面上升情況，當(dāng)充填料漿的液面超過進(jìn)路入口處的頂板高度時(shí)，打開三通閥，將管道內(nèi)剩余尾砂料及后續(xù)洗管水排入待充填空區(qū)或緩沖池，同時(shí)停止充填作業(yè)。由于充填管道中充填料漿存在一定的壓力，因此當(dāng)回采進(jìn)路迎頭處接頂后，充填料漿會(huì)在壓力的作用下，由回采進(jìn)路的迎頭向回采進(jìn)路開口處流動(dòng)，在此過程中排出進(jìn)路內(nèi)空氣，實(shí)現(xiàn)充填接頂。局部頂板不平整而存在空區(qū)時(shí)，由于布置在進(jìn)路頂板上的充填管道在充填料漿流動(dòng)過程中存在一定的振動(dòng)，并將這種振動(dòng)作用傳導(dǎo)至該區(qū)域的充填料漿，因此會(huì)加速將頂板不平整區(qū)域的空氣排出，實(shí)現(xiàn)最終的高效充填接頂。

改進(jìn)后的上向進(jìn)路充填采礦法充填接頂方案如圖2所示。

優(yōu)化試驗(yàn)及效果

為回采試驗(yàn)礦段礦體，礦山在試驗(yàn)礦段布置了相應(yīng)的采準(zhǔn)工程，包括2個(gè)溜礦井、2個(gè)人行井、2個(gè)充填通風(fēng)井、1個(gè)采區(qū)斜坡道。試用時(shí)，在試驗(yàn)礦段的42~44勘探線垂直礦體布置12條采礦進(jìn)路，并沿脈走向在礦體上盤和底盤布置了2條采切巷。試驗(yàn)礦段采礦進(jìn)路設(shè)計(jì)規(guī)格為4 m×3 m（寬×高），頂板為1/4三心拱，進(jìn)路坡度為2.5%下坡施工；采切巷設(shè)計(jì)規(guī)格為4 m×5 m（寬×高），頂板為1/4 三心拱，水平坡度施工。采用腳手架、木板及土工布架設(shè)成充填擋墻，充填管懸掛在采切巷頂板上并安裝排放沖洗管水的三通閥。充填材料為選礦全尾砂和42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，一期采礦進(jìn)路充填灰沙配比為1∶3，二期采礦進(jìn)路正常充填灰沙配比為1∶6，膠結(jié)面充填灰砂配比為1∶4，充填濃度為70%，單日充填量約300 m³，采礦方法如圖3所示。

為了解該采場(chǎng)各一期回采進(jìn)路充填接頂情況，礦山在二期進(jìn)路回采時(shí)對(duì)一期進(jìn)路的接頂情況進(jìn)行觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

優(yōu)化后的充填接頂方案在南京棲霞山鉛鋅礦試用，有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）接頂率高。由于回采進(jìn)路呈下坡布置，且充填管道出口布置在進(jìn)路迎頭區(qū)域，在最后一次接頂充填時(shí)能夠有效排出進(jìn)路內(nèi)氣體，利用充填料漿壓力實(shí)現(xiàn)自然充填接頂。同時(shí)由于充填擋墻上部為敞口式，也能夠便于人員清楚地觀察到充填接頂情況。

（2）安全性好。充填擋墻為敞口式，能夠消除充填接頂時(shí)充填管道、回采進(jìn)路內(nèi)的料漿及空氣壓力，避免充填擋墻受壓漏漿或被沖垮。

（3）充填成本低。充填時(shí)采用常規(guī)的木擋墻或沙袋砌筑擋墻即可，無需砌筑成本較高的混凝土擋墻，同時(shí)無需設(shè)置大量監(jiān)測(cè)接頂情況的儀器儀表及其他裝置，充填接頂為自然接頂，無需高壓泥漿泵注漿強(qiáng)制接頂或者二次爆破強(qiáng)制接頂。

（4）工藝及施工管理簡(jiǎn)單，易推廣。各項(xiàng)充填接頂?shù)拇胧┖?jiǎn)單，僅需進(jìn)行2次挑頂形成高于進(jìn)路頂板的硐室，然后利用管道壓力及進(jìn)路傾斜頂板實(shí)現(xiàn)自然接頂，無需其他過多輔助設(shè)備和裝置，充填擋墻為常規(guī)擋墻，便于推廣。