王大钰
安徽马钢罗河矿业有限责任公司231500
【摘要】随着近些年我国的科学技术得到了较大进步，但相比较发达国家在很多方面还存在一定的差距。目前，在开展铁矿井下充填和巷道掘进技术的过程中，整体作业难度大。为了保证掘进施工满足新型施工要求和工艺条件，需要结合生成状况等进行优化。矿井下巷道掘进中，顶板支护具有不可忽视的作用，提高相关部位支护技术的优化对后期项目施工质量、作业人员生命安全具有十分重要的影响。基于此，本文针对铁矿井下充填巷道掘进支护技术进行了全面分析。
【关键词】井下充填；巷道；掘进；支护技术
铁矿井下巷道作业具有要求高、系统性强的特点，施工中，相关作业人员需要加强材料质量、工艺条件、矿井地质构造等进行分析，加强掘进速度等相关要素的控制和管理。井下巷道作业风险较高，需要及时进行支护处理，避免后期发生塌方等隐患问题。为了提高充填、掘进的合理性，需要及时考虑工艺方法、工作安全性等条件，及时借助顶板支护提高整个施工的安全等级。
1 铁矿山概况
某铁矿矿体走向东西，南北宽12 km，由多条平行排列的小矿体构成；矿体倾向南至南偏西，属于急倾斜薄矿体。矿体与顶底板整合接触，完整性好，局部节理裂隙发育，易发生片帮冒顶现象。采用浅孔留矿法开采。矿房结构简单，回采工艺安全可靠；矿块沿走向布置，矿房长度50m，阶段高度50m，矿房间留设6m间柱，人行通风天井沿矿体底板布置在间柱中间，垂直向上每隔5m掘人行联络道通达采场；进路式底部结构，铲运机出矿。
2 井下充填法处理
2.1 采空区充填法
首先，干式充填。在这种方法简单易行且投资低，但作业条件差，充填效率低，劳动强度较大。其次，湿式充填。湿式充填效率高，流动性好，但须建设一套充填输送系统和设施，且尾砂充填、胶结充填较水砂成本更高。目前湿式充填处理空区应用更为广泛。
2.2 尾砂胶结充填
该矿山建设了一套尾砂充填系统，其充填工艺流程为：选厂通过渣浆泵管道将浆料输送至旋流器浓密后进行沉淀砂水分离，水通过管道分离至沉淀池循环使用。沉淀的浆料通过管道进入矿浆输送泵或自流进入搅拌系统，管道上装有浓(密)度、流量监测仪器，用阀门控制进入搅拌机的量。在充填站内制成55%-60%浓度的尾矿浆，配比1:6的胶固材料搅拌均匀；粉状料(水泥、胶固粉等粉状材料)由变频螺旋给料机输送至电子螺旋计量秤，称重后进入搅拌系统搅拌。粉状料一般情况下需加压，并设计有成品矿浆储料仓防堵管装置用于增压清洗。采用槽式双卧轴加长型连续搅拌机，其供水系统有水池水泵流量计等组成。搅拌好的浆料通过管道或输送螺旋送入活化搅拌机经管道流入充填井，充填到采空区，同时采取滤水措施。尾砂用于空区充填，不仅缓解了尾矿库压力，同时有效地治理了井下采空区的安全隐患。
2.3 干式充填
将废石经主井提升到上部中段，再由铲运机或其它设备沿脉外巷道运至采空区充填，下部中段部分采场提前开采，采矿结束前掘进充填井，待出完矿后用上中段的掘进废石充填，减少了水泥砂浆的充填量及废石的运输、提升量。在保证充填质量的同时，既降低了废石出井量、提升和充填成本，又提高了工作效率，减少废石占用地表土地，取得了很好的经济效益。
2.4 井下充填管道布设
管道自流输送充填倍线一般不大于5-6，以7倍为限。如果充填倍线过大，则容易造成管道堵塞。矿山地表高程+109 m，充填水平标高+20m在自流输送的前提下，不考虑地表输送泵的动力因素，按照最大7倍的充填倍线，+ 20 m水平铺设的充填管道最大长度为623 m。井山口6#-7#竖井，井下水平距离406 m；井山口6#-5#竖井，井下水平距离464 m。+20m水平为回风中段，该水平充填管道沿回风巷道水沟侧直线铺设，有车辆通行的交叉路口要埋设到巷道底板以下；经过顶柱、破顶的采场空区，直接铺设至采空区边缘，向空区内伸长1.5m，在巷道底板打上锚桩将管子固定。
3 铁矿井下巷道掘进支护
3.1 锚杆支护
在对井下的顶板进行支护时，最常用的一种方法是锚杆支护，在具体施工过程中能够保证工作性能，并且能够给企业带来一定的收益。钢带、锚杆以及托盘是锚杆支护的主要零件，承载能力主要是钢带进行提供的，延伸能力主要是锚杆进行提供的，托盘的作用是连接，这些构件共同组成了锚杆支护，并且使其具有一定的支护效果。
3.2 加强基坑支护
基坑支护作为矿井下巷道掘进作业的重要组成部分，应该满足稳定和变形的要求，加强设计支护结构。我国对顶板支护技术的理论研究还不够成熟，正处于发展的初级阶段，而且相关基坑支护施工实践也不够深入与系统，还没有建立一套科学完善的试验机构。为了确保矿井下巷道掘进作业的整体质量与施工效率，基坑支护设计人员要不断提高自身的职业修养与技术水平，考虑多方面的因素，还需要结合施工地点的水文特点和地质刑事等进行综合分析，设计出最佳最合理的施工方案，对设计理念进行优化。
3.3 完善井下掘进支护工艺
面对深部开采中地质状况的复杂多变，开展掘进支护作业时必须采取针对性强的支护工艺，依据不同的需求进行不同的施工，实现支护效果的最大化提升。譬如，当巷道断面为矩形时，适合采取“锚杆+锚索”的联合支护工艺实现对围岩稳定性的最大化保障。这种工艺是将锚杆布设在预先布设好的围岩钻孔中，并将其同围岩层相互固结成整体，再借助锚索将围岩进行整体的上移，固定在深部的稳定岩层中，从而实现对围岩层的双重保障，最大化提升安全稳定性。而最佳支护时间就是选取在围岩变形产生的膨胀变形力与围岩本身的承载能力祸合的最大支护效果时刻，后期支护的施工应在围岩变形产生的膨胀变形力最小的时候进行，这样就可以充分发挥围岩的自身承载作用而又不出现松动破坏变形，便于后期施工操作。
4 结论
总之，对于当前我国铁矿发展现状可以看出，矿方应在确保井下作业安全与施工质量的同时，实现对生产成本的最大化节约。但这绝非意味着只追求单纯的经济效益，而忽略施工安全。矿井管理者必须充分认识到，深部开采中巷道掘进支护对整个矿井生产高效、持续开展的重要性，提升对其的重视度，一方面增加资金更换原有老旧且无法有效适应井下深部开采的支护作业设备，另一方面积极探索适合自身的全新支护工艺，并对作业人员进行针对性培训，从而确保工艺的高质开展。
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作者简介：王大钰（1983）男，安全环保部副部长，矿业工程师（中级），安徽马钢罗河矿业有限责任公司，安徽省合肥市庐江县罗河镇，邮箱：39183833@qq.com