小，孫，
(山東省萊蕪市萊蕪礦業有限公司271100)
摘要:葉壯鐵礦水文地質條件復雜，目前采用的采礦方法殘留礦柱礦量占70%，勞動效率低，安全條件差。為適應當前的技術經濟條件，提出了改進采礦方法的思路，並用有限元法對采場結構參數進行了優化。得出礦房煤柱寬度應由目前的7m增加到10，12m的結論。建議采取淺孔切頂、錨噴支護、控制爆破等措施，提高防水煤柱的安全性，解決目前采礦方法存在的問題。
關鍵詞:大水礦床；采礦方法；隔水煤柱；中深孔落礦；後續填充
中國圖書館分類號:TD853.3文獻識別碼:A文號:1005-2763(2004)03-0019-02。
山東省萊蕪礦業有限公司，271100摘要:礦山地質條件復雜，目前礦山剩余儲量的理論值為70 %,礦山開采效率低，安全條件差。為了適應目前的技術經濟條件，作者提出了壹些改進的方法，優化了有限元法的結構參數，得出了洞室和樁基的寬度應分別從7米增加到10米和12米的結論，最後建議采用淺爆法進行開挖
關鍵詞:重水礦床，采礦方法，防水煤柱，中深孔崩落，嗣後充填
X
以及成敗。
1的水文地質條件
葉壯鐵礦水文地質條件復雜，礦體呈懸壁狀。
有兩個含水層:壹個是中奧陶統灰巖，巖溶裂隙含水層是礦體的直接頂板，與南部山區大面積灰巖(面積122km2)相連。該含水層富水性強，巖溶裂隙發育，滲透性好，滲透系數k1=29.5m/d，尤其是礦體北部頂板接觸帶，巖石較為破碎，含水量特別豐富。另壹含水層為第四系礫石孔隙潛水含水層，與汶河河床礫石層相連。第四系和潛水地表水(汶河)可視為壹個整體。該層厚度壹般為3~5m，在河邊可達10m，富水性強，滲透系數k2 = 100 ~ 300m/d
這兩個含水層是互補的，因為當地第三紀地層太薄或因為結構破壞。根據1975疏幹試驗資料，日湧水量可達15 ~ 170萬m3。
2采礦方法及存在的問題
葉壯鐵礦始建於1966，壹期工程於1969年底竣工。原采礦方法為有底柱分段崩落法，設計規模為20萬噸原礦/年。投產前，在準備施工時發現湧水量大大超過設計排量，被迫從1971轉為探水控水。1980因排水維修擱置。
葉壯鐵礦1986采用留頂煤防水進路采礦法。在此基礎上，該礦在1990設計采用分段崩落階段空場嗣後充填法，並在1992完成了簡易充填系統的建設。到目前為止，葉壯鐵礦已經使用了兩種采礦方法。
預留頂保護層防水進路采礦法實際上是壹種在頂保護層保護下通過掘進來開采礦石的小型空場采礦法。開采礦石的方法是掘進，開采出的礦石用電耙耙出。階段空場嗣後充填法的本質是礦塊是垂直的。
采礦方法是礦山的核心，直接對礦山生產規模、礦石損失貧化、勞動生產率、采礦成本和安全起決定性作用，關系到企業的綜合經濟效益。
x接收日期:2003-12-19
: ()、男、、、。
走向布置，長度為預留7m頂板煤層後的礦體厚度，壹般30m左右，中段高40m，房柱寬7m，段高10m，底柱頂柱高6m。YG)90鉆機鑿巖，扇形中深孔落礦，平底電動鏟運機放礦。
幾年的采礦實踐暴露了兩種采礦方法存在的問題:
(1)預留頂板煤層防水平巷采礦法，開采範圍150m，高度30m，局部地段50m，該範圍內礦體已呈蜂窩狀，完整性已被破壞。開采殘留礦柱(約占礦石儲量的70%)的安全條件較差，會給以後的作業帶來很多技術和安全問題，而且這種采礦方法勞動效率低，采礦成本高。
(2)無底柱分段崩落法采場充填采礦法生產能力大，勞動效率比平巷采礦法高。但實踐證明，目前礦塊的結構參數和開采工藝並不合理。由於礦房和礦柱寬度過小，不利於礦柱開采後的維護和回收。而且上部墻體預留的屋面保護縫連接在壹起後，由於跨度過大，整體強度降低，容易斷裂失效，喪失了防水和屋面保護的功能。
分段崩落階段空場嗣後膠結充填采礦法。
但是，由於葉壯鐵礦上盤富水的特殊條件，這種先進的采礦方法不能局限於地層法，而必須加以改變，在目前的技術經濟條件下，優化選擇可行的采礦方法。
(1)采場結構參數優化。由於葉壯鐵礦懸巖富含水，在采礦過程中和充填前不允許冒頂，因此采場的穩定性至關重要，直接關系到采礦方法的成敗。為此，采用有限元數值模擬方法，分析不同結構參數下采場穩定性的變化。針對葉壯鐵礦新開礦體和殘留礦體，計算剖面垂直於礦體走向切割，建立了四個計算模型。對於每個計算模型，礦體開采分四步進行模擬。第壹步是計算礦體的原巖應力場。第二步，回收第壹個礦房；第三步是膠結充填礦房，開采礦柱另壹側的礦房2；第四步是膠結和填充房間2，並開采礦柱。新開拓礦體和殘留礦體的階段高度為40m，殘留礦體中小空洞尺寸為2.5m@3m，間距為2.5m寬。
根據葉壯鐵礦的地質條件、礦巖特征和實測充填資料，計算中采用的參數見表1。
表1計算模型礦巖充填力學參數
類型礦體的圍巖充填體
彈性模數
(兆帕)2.55 @ 1042.0 @ 104373.3
泊松比是0.210.220.438+0。
c(兆帕)
(度)
拉伸強度(兆帕)
3新采礦方法的討論
無底柱分段崩落法膠結充填采礦法由於生產能力大、勞動效率高、采礦成本低，已成為世界充填采礦法的發展趨勢之壹。
葉壯鐵礦礦體形態規則，厚度大，儲量集中，礦石及圍巖中等或以上穩定，傾角為28b~40b。這些采礦技術條件顯然適用於大直徑深孔崩落法或中深孔法。
布局形式的垂直趨勢
下盤傾斜角32b
上盤
傾斜54b
屋頂保護
礦井厚度為7m。
經過模擬計算和生產實踐，最佳參數見表2和表3。
表2新開礦體采場結構優化參數
頂柱5m
舞臺高度
分段高度
采場長度壹般為8～66m。
平均39m。
礦房寬度為10m。
立柱寬度為12m。
40~60m11~13m
表3殘礦開采采場結構優化參數
布局形式的垂直趨勢
礦體傾角37b~38b
底部9m列
頂柱5m
頂板保護層厚度
7m
舞臺高度
分段高度
采場長47米。
礦房寬度為7.5～10m。
支柱寬度為10~12m。
25 ~ 50米5.5 ~ 7米
(2)水的影響因素。目前，葉壯鐵礦采用10m@10m的網格布置礦體上盤鉆孔工程。壹方面可以找出礦體邊界，另壹方面探水註水。通過註漿，我們試圖在礦體外部人為構築壹道帷幕，將地下水分流。
遠離礦體，確保采礦工作的安全。然而，因為這個假設/幕0的有效性還沒有被完全驗證，
因此，在控水方案沒有重大突破的前提下，應暫時保留上墻的三角體，以保證頂縫的防水性能。
(3)爆破的影響。中深孔孔底爆破容易破壞孔底(護頂縫)的完整性，使其護頂功能大打折扣，甚至喪失。另壹方面，由於中深孔
(續至第37頁)
龍，受采動影響，全煤巷道頂板破碎，漏煤時會出現空頂區，易發生高溫自燃發火，造成巷道火災；壹旦高溫點進入采空區，就會引起采空區火災。因此，將巷道護頂材料由京巴改為菱形金屬網，並在網的上部鋪設彩條布，再用噴射混凝土對巷道圍巖進行全封閉，保證回采巷道煤體與空氣隔絕，防止或減緩煤體氧化過程，有效防止巷道火災。
變形量。
自燃煤層綜放開采巷道變形破壞的主要原因是:上方小煤礦開采造成底部開采巷道積水，圍巖軟化後巷道內基本支護鉆到底部，支護工作阻力低；全煤巷道應布置在煤層底板煤矸重疊層上方，采用雙排點柱加強支護措施；同時，在回采巷道外端采用噴射混凝土全封閉支護，防止巷道頂板空頂區自燃火災，保證回采巷道的正常使用。研究成果已在耿村煤礦綜放開采中推廣實施，達到了預期效果。
參考資料:
[1][2]
焦作工學院義馬煤業集團。自燃煤層回采巷道支護技術研究[R].焦作:焦作工學院，2000。
翟信賢，張邦鎖，岑義。綜放巷道噴射混凝土防火技術研究[J].焦作工學院學報，2001(5):321~323。
3結論理論
準采巷道位於煤層附近，圍巖巖性差，開采造成巷道變形大。耿村煤礦自燃煤層條件下，錨噴網支護限制或減少巷道圍巖後，應預留巷道變形，優化巷道斷面形狀，減少拱肩煤量，提高圍巖整體強度(續20頁)
每次炸藥用量比較大，爆炸沖擊波沿同壹介質衰減很小，傳播速度快，容易造成地面建築物粒子位移過大，造成破壞。
根據以上分析，房與柱的寬度不能過小，房寬為10m，柱寬為12m。
遭受；
(2)對於留在礦房上壁的三角柱(厚於護頂縫)，用以支撐上壁頂板和防水，下壁待采部分之間的礦石采用淺孔落礦開采，形成壹個小的空區，切斷待采礦體與上壁的聯系，最大限度地減少爆破震動帶來的災害；
(3)下盤礦體采用中深孔崩落階段空場膠結充填采礦法。中長孔的布置可以是扇形，也可以在延伸的鉆孔水平內施工平行深孔。嚴格控制每次爆破/同壹段的最大裝藥量，使爆炸能量分布均勻，減少大塊的產生和爆破沖擊波對頂板和側面的破壞。
上述改進方案既考慮了水和爆破災害的問題，又減少了施工人員在采空區的工作時間，大大增加了安全系數；改進後的中深孔落礦法降低了塊率，增加了礦房生產能力，提高了采礦強度和充填效率(減少了準備時間)。工程量和采礦成本將大大降低，企業的經濟效益將得到提高。
4改進采礦方法的對策
雖然葉壯鐵礦目前采用上向分層充填采礦法，但應充分考慮空場嗣後膠結充填采礦法在無底柱分段崩落法中的具體應用。這是因為與無底柱分段崩落階段空場法和嗣後膠結充填采礦法相比，淺孔崩落法中的上向分層充填采礦法存在以下明顯缺點:
(1)施工安全性差。落礦放礦工人需要長期在采場作業，隨時面臨頂板浮石的威脅；
(2)生產效率低，工人勞動強度大；
(3)生產組織復雜，特別是灌裝準備工作增加壹倍以上；
(4)工程量大。
根據水文地質條件，葉壯鐵礦目前采用的上向分層充填采礦法應改進如下:
(1)在每個采掘單元(房)頂部(預留頂板縫以下)設置壹個充填水平，在返回采掘房前，根據巷道的高度和房的寬度充分打開，然後采用錨噴的方式對頂板進行處理，確保頂板平整，無隱藏浮石。
5結論
沒有壹種挖掘方法是壹成不變的。隨著生產的進展，會出現更多的新情況、新問題，這也對采礦工人提出了更高的要求。但只要我們遵循科學的方法，實事求是，就壹定能在變化的生產實踐中找到壹個。
這種采礦方法最適合當前的技術經濟和礦床條件，為企業創造了較好的經濟效益。