鐵礦預注漿采礦法應用分析

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摘要：張莊鐵礦為隱伏盲礦體，礦體主要為石英磁鐵礦，較堅硬完整。首采中段為－450～－390m水平，中段高度60m，采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法，回采0911盤區(qū)1105礦房時，下向垂直深孔施工遇到大面積破碎帶，導致T150深孔鉆機卡鉆、不返水，無法鉆進，加大了施工難度。為保證安全回采破碎礦體，通過利用深孔對工作面進行預注漿，從而固結設計深孔周圍破碎礦(巖)石，確保深孔成孔?；夭勺鳂I(yè)時，在破碎區(qū)域單側形成切割槽區(qū)，為深孔爆破提供補償空間，優(yōu)先爆破礦石穩(wěn)固區(qū)域，然后爆破破碎區(qū)域，以完成安全回采礦石的目標。

關鍵詞：破碎帶深孔預注漿成孔率

1工程概述

張莊鐵礦是特大型地下鐵礦山，礦床位于區(qū)域構造周集倒轉向斜的西翼(倒轉翼)，呈單斜構造形態(tài)，總體為急傾斜厚大礦體。礦體頂部直接被第四系黏土、亞黏土、黏土、砂礫層覆蓋，覆蓋層厚146～196m，砂層含水豐富。第四系之下為基巖古風化帶，厚度20～70m，一般為40m左右。接近古風化帶礦石為氧化礦，氧化帶風化裂隙發(fā)育，礦石多呈碎塊狀。氧化礦帶厚度61～28m，平均38m，14線以北較厚，16線以南較薄。氧化帶以下為原生磁鐵礦體，主要為石英磁鐵礦，礦體較堅硬完整。礦體頂板主要為黑云片巖，巖石堅硬、整體性好;底板主要為角閃斜長片麻巖，黑云斜長片麻巖，頂板穩(wěn)固性中等。由于礦巖穩(wěn)固性好，水文地質條件簡單，設計采用階段空場嗣后充填采礦法開采，首采中段為－450～－390m水平，中段高度60m，采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦方法。0911盤區(qū)1105#礦房備采礦量25萬t，下部中孔鑿巖可正常施工。在利用T150鉆機施工深孔時，遇到大面積破碎帶，鉆機無法鉆進，影響礦房回采深孔成孔及后續(xù)爆破作業(yè)。通過利用已設計采礦深孔對工作面進行預注漿，固結設計深孔周圍破碎礦(巖)石，并反復掃孔、注漿，確保深孔成孔并安全回采破碎礦體［1-2］。1105礦房鑿巖水平分Z1、Z22個鑿巖硐室，中間由3m的連續(xù)間柱分隔，鑿巖水平布置見圖1。

2實施方案及過程

利用原設計的深孔，施工順序依次為:開孔→埋設注漿孔口管→T150鉆機鉆進→停鉆注漿→掃孔→注漿→再掃孔，直至達到設計深度。同時，選取2－3個炮孔為試驗孔(天井孔優(yōu)先作為試驗孔)，逐步調(diào)節(jié)注漿參數(shù)，根據(jù)實際注漿效果確定下一步施工方案［3］。

2．1鉆孔參數(shù)

鉆孔深度為原設計炮孔深度。鉆孔開孔195mm，鉆進2．5m，下入180mm高強塑料管(帶法蘭)2m，注漿固管。掃孔鉆進采用160mm鉆頭。

2．2注漿參數(shù)

注漿采用水泥-水玻璃雙液漿為主，水泥漿水灰比1∶1～0．75∶1，水泥-水玻璃體積比為2∶1～4∶1。水泥采用P．O42．5R普通硅酸鹽水泥，水玻璃波美度38～40，模數(shù)2．8～3．2。必要時可添加水泥速凝劑等添加劑。注漿壓力控制在2MPa以內(nèi)，防止?jié){液擴散較遠。注入量較大時，要調(diào)節(jié)漿液配比，還可采取間歇式注漿。注漿工藝流程為:接通輸漿管路→壓水試驗→注單液漿→注雙液漿→起壓封孔→沖洗輸漿管路→拆洗注漿泵。注漿工藝流程見圖2，(C液、S液分別代表水泥、水玻璃，注雙液漿時通過注漿泵注入混合器混合后使用)。

2．3深孔注漿效果

1105礦房鑿巖水平分Z1、Z2兩個鑿巖硐室，主破碎區(qū)域位于Z1鑿巖硐室。破碎區(qū)內(nèi)深孔布置每排8個孔，從Z2至Z1鑿巖硐室分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#深孔(8#孔為礦房邊孔)。注漿區(qū)域內(nèi)1排、2排、3排各5#孔鉆孔深度可達22m左右，但鉆桿取出后塌孔無法使用，經(jīng)采用注漿工藝后成孔深度16m左右。同理，1排、2排各6#孔鉆孔深度35m左右，注漿后成孔深度30m左右，3排各6#孔鉆孔深度10m左右，注漿后成孔深度8m左右，破碎區(qū)其余各孔亦進行注漿。具體情況見圖3、圖4。

2．4爆破回采順序

1105礦房鑿巖水平分Z1、Z2兩個鑿巖硐室，由3m的連續(xù)間柱分隔。在Z2鑿巖硐室布置切割天井，切割槽寬度為Z2鑿巖硐室寬度?；夭勺鳂I(yè)時，首先在Z2鑿巖硐室形成切割槽區(qū)，為深孔爆破提供補償空間。為確保礦石盡可能完全回采，先爆破切割槽，然后爆破2區(qū)，再爆破3區(qū)(注漿區(qū)域)，2區(qū)、3區(qū)全部采用單側崩礦(大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法)，待上盤破碎段礦體爆破完成后，最后在4區(qū)進行全面?zhèn)认虮赖V。同時，為做好控制爆破，對于3區(qū)(注漿區(qū)域)爆破主爆孔按照正常爆破裝藥量一半進行，邊孔按照正常裝藥。爆破分為2次，一次20m。爆破區(qū)域分布見圖5。

3礦房回采情況

一般情況下，采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦方法進行礦房回采時，遇到大面積破碎帶，無法進行鉆孔施工，會放棄該部分礦石回采，不僅增加了施工成本，更是造成資源浪費。當采用注漿法固結鉆孔，保證成孔率后，可安全回采礦石。經(jīng)掃描儀實測，1105礦房爆破效果見圖6、圖7，矩形標示礦房設計邊界，曲線標示爆破后礦房實際掃描邊界，可以看出破碎地段所有注漿成孔區(qū)域均完成爆破作業(yè)，礦房邊界超挖控制良好，安全回采礦石23萬t。

4結語

一般來說，當?shù)V房回采作業(yè)遇到破碎帶無法成孔時，因不能爆破作業(yè)大多數(shù)會浪費該部分資源。而采用深孔預注漿方式盡可能保證破碎礦體深孔成孔效果，保證了礦房回采爆破安全，并且爆破效果良好，安全回收破碎礦體內(nèi)大部分資源，具有良好的安全效益和經(jīng)濟效益。預注漿采礦法適用于礦體節(jié)理裂隙發(fā)育、遇有接觸帶破碎帶的礦房回采作業(yè)。

參考文獻

［1］孟曉潔．復雜地質條件下深井巷道地面預注漿加固和支護結構研究［D］．安徽:安徽理工大學，2012．

［2］任永勝．地表注漿預加固技術在隧道淺埋破碎帶施工中的應用［D］．陜西:長安大學，2009．

［3］張小建．煤礦巷道支護中注漿加固的結構穩(wěn)定性研究［J］．內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2018，2:19-20．

作者：李王兵 周林 單位：安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責任公司