注浆采矿法在张庄矿的运用

1工程概述

张庄铁矿是特大型地下铁矿山，矿床位于区域构造周集倒转向斜的西翼(倒转翼)，呈单斜构造形态，总体为急倾斜厚大矿体。矿体顶部直接被第四系黏土、亚黏土、黏土、砂砾层覆盖，覆盖层厚146～196m，砂层含水丰富。第四系之下为基岩古风化带，厚度20～70m，一般为40m左右。接近古风化带矿石为氧化矿，氧化带风化裂隙发育，矿石多呈碎块状。氧化矿带厚度61～28m，平均38m，14线以北较厚，16线以南较薄。氧化带以下为原生磁铁矿体，主要为石英磁铁矿，矿体较坚硬完整。矿体顶板主要为黑云片岩，岩石坚硬、整体性好;底板主要为角闪斜长片麻岩，黑云斜长片麻岩，顶板稳固性中等。由于矿岩稳固性好，水文地质条件简单，设计采用阶段空场嗣后充填采矿法开采，首采中段为－450～－390m水平，中段高度60m，采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿方法。0911盘区1105#矿房备采矿量25万t，下部中孔凿岩可正常施工。在利用T150钻机施工深孔时，遇到大面积破碎带，钻机无法钻进，影响矿房回采深孔成孔及后续爆破作业。通过利用已设计采矿深孔对工作面进行预注浆，固结设计深孔周围破碎矿(岩)石，并反复扫孔、注浆，确保深孔成孔并安全回采破碎矿体［1-2］。1105矿房凿岩水平分Z1、Z22个凿岩硐室，中间由3m的连续间柱分隔，凿岩水平布置见图1。

2实施方案及过程

利用原设计的深孔，施工顺序依次为:开孔→埋图11105矿房凿岩水平图设注浆孔口管→T150钻机钻进→停钻注浆→扫孔→注浆→再扫孔，直至达到设计深度。同时，选取2－3个炮孔为试验孔(天井孔优先作为试验孔)，逐步调节注浆参数，根据实际注浆效果确定下一步施工方案［3］。2．1钻孔参数钻孔深度为原设计炮孔深度。钻孔开孔195mm，钻进2．5m，下入180mm高强塑料管(带法兰)2m，注浆固管。扫孔钻进采用160mm钻头。2．2注浆参数注浆采用水泥-水玻璃双液浆为主，水泥浆水灰比1∶1～0．75∶1，水泥-水玻璃体积比为2∶1～4∶1。水泥采用P．O42．5R普通硅酸盐水泥，水玻璃波美度38～40，模数2．8～3．2。必要时可添加水泥速凝剂等添加剂。注浆压力控制在2MPa以内，防止浆液扩散较远。注入量较大时，要调节浆液配比，还可采取间歇式注浆。注浆工艺流程为:接通输浆管路→压水试验→注单液浆→注双液浆→起压封孔→冲洗输浆管路→拆洗注浆泵。注浆工艺流程见图2，(C液、S液分别代表水泥、水玻璃，注双液浆时通过注浆泵注入混合器混合后使用)。2．3深孔注浆效果1105矿房凿岩水平分Z1、Z2两个凿岩硐室，主破碎区域位于Z1凿岩硐室。破碎区内深孔布置每排8个孔，从Z2至Z1凿岩硐室分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#深孔(8#孔为矿房边孔)。注浆区域内1排、2排、3排各5#孔钻孔深度可达22m左右，但钻杆取出后塌孔无法使用，经采用注浆工艺后成孔深度16m左右。同理，1排、2排各6#孔钻孔深度35m左右，注浆后成孔深度30m左右，3排各6#孔钻孔深度10m左右，注浆后成孔深度8m左右，破碎区其余各孔亦进行注浆。2．4爆破回采顺序1105矿房凿岩水平分Z1、Z2两个凿岩硐室，由3m的连续间柱分隔。在Z2凿岩硐室布置切割天井，切割槽宽度为Z2凿岩硐室宽度。回采作业时，首先在Z2凿岩硐室形成切割槽区，为深孔爆破提供补偿空间。为确保矿石尽可能完全回采，先爆破切割槽，然后爆破2区，再爆破3区(注浆区域)，2区、3区全部采用单侧崩矿(大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法)，待上盘破碎段矿体爆破完成后，最后在4区进行全面侧向崩矿。同时，为做好控制爆破，对于3区(注浆区域)爆破主爆孔按照正常爆破装药量一半进行，边孔按照正常装药。爆破分为2次，一次20m。爆破区域分布见图5。

3矿房回采情况

一般情况下，采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿方法进行矿房回采时，遇到大面积破碎带，无法进行钻孔施工，会放弃该部分矿石回采，不仅增加了施工成本，更是造成资源浪费。当采用注浆法固结钻孔，保证成孔率后，可安全回采矿石。经扫描仪实测，1105矿房爆破效果见图6、图7，矩形标示矿房设计边界，曲线标示爆破后矿房实际扫描边界，可以看出破碎地段所有注浆成孔区域均完成爆破作业，矿房边界超挖控制良好，安全回采矿石23万t。

4结语

一般来说，当矿房回采作业遇到破碎带无法成孔时，因不能爆破作业大多数会浪费该部分资源。而采用深孔预注浆方式尽可能保证破碎矿体深孔成孔效果，保证了矿房回采爆破安全，并且爆破效果良好，安全回收破碎矿体内大部分资源，具有良好的安全效益和经济效益。预注浆采矿法适用于矿体节理裂隙发育、遇有接触带破碎带的矿房回采作业。

参考文献

［1］孟晓洁．复杂地质条件下深井巷道地面预注浆加固和支护结构研究［D］．安徽:安徽理工大学，2012．

［2］任永胜．地表注浆预加固技术在隧道浅埋破碎带施工中的应用［D］．陕西:长安大学，2009．

［3］张小建．煤矿巷道支护中注浆加固的结构稳定性研究［J］．内蒙古煤炭经济，2018，2:19-20．

作者:李王兵 周林 单位:安徽马钢张庄矿业有限责任公司