自约式钢结构封堵墙在充填采矿中的应用
自约式钢结构封堵墙在充填采矿中的应用
苏红蕊，刘方
（莱钢集团莱芜矿业有限公司）
摘要：通过新的自约式钢结构封堵方式的应用及不断改进，减少了生产成本，降低了劳动强度，同时提高了封堵质量和充填效果，达到了矿房封堵方便快捷降本增效的目的。
关键词：自约式钢结构封堵；降低成本；快捷高效；改进
1 前言
马庄铁矿于1958年建矿，已有50多年开采历史，是莱钢集团莱芜矿业有限公司下属矿山之一，是集采矿、选矿于一体的黑色金属矿山。目前矿山分4个中段回采，年产铁矿石60多万吨，铁精粉55万吨（含外进铁矿石）。现矿区地表不允许塌陷，井下全部采用充填采矿法，年充填量在16000m3左右，矿房封堵墙约5500m2。充填封堵量大，劳动强度高，成本费用多，如何提高充填封堵效率，降低生产成本，改善充填效果是充填采矿过程中一直努力的方向。马庄铁矿充填采矿已有10多年历史，中间不断摸索改进，取得较好的充填及封堵效果。本文就充填封堵墙的改进及取得的效果进行介绍。
2 充填采矿概述
马庄铁矿分主副井两套充填站，选矿厂所选最终尾矿用油隔离泵打到主井流态化砂仓浓缩，两个砂仓高22m，直径9.5m，可存储尾砂4000t。尾砂（底流）输送至井下采空区进行充填，砂仓顶部溢流回到选矿30米浓缩池，加药（3#絮凝剂），底流打到副井充填压滤车间，压滤尾矿通过副井充填系统输送至井下充填。
马庄铁矿原先采用空心砖封堵和木封堵两种封堵方式。
空心砖墙墙体厚度为40cm，采用20×20×40cm空心砖砌筑而成，墙体有两层空心砖，每层厚20cm，用水泥、砂浆砌牢，水灰比为1:1，水泥与砂比例为1：2，砂的粒径小于1mm。墙体的高度、宽度根据矿房入口大小确定。墙体四周砌碹前必须挖到硬底，尽量避开矿岩节理、裂隙等易跑浆、漏浆地带。封堵墙每隔2~3层砖留两个滤水孔，滤水孔上敷设麻袋片等滤水材料进行滤水。
为保证墙体牢固，在墙体外侧砌筑壮汉墙，墙体厚度20cm，壮汉墙与地面夹角在60°左右，高度与封堵墙等高。
空心砖封堵墙墙体外侧3至5m处，砌筑一挡浆墙，挡浆墙高度1m，厚度20cm，挡浆墙留2至4个滤水孔。挡浆墙作用是用来盛放矿房滤水、充填引水、洗管水，起到二次滤水作
用，方便充填浆的凝固和清理。
木封堵是采用木板和圆木作为主要封堵和支撑材料的一种封堵方式。木板宽20~30cm ，厚3cm ，4m 圆木作为支撑点柱。封堵前先选择好封堵地点，点柱底部必须进入硬底25cm 以上，木点柱上部及两帮预先打眼楔入φ38mm 圆钢，木点柱立好后与圆钢固定，再在点柱内部固定木板，木板之间留6cm 左右缝隙作为滤水缝隙，最后铺设蚊帐布或麻袋片作为滤水材料，再用木条固定牢固。周边缝隙用麻袋片填实，固定好。
空区内充填管路的吊设采用三组管路，即一根进料管，两根标位管，两根出气管。
砖封堵墙示意图 封堵墙主视图封堵墙侧视图
排气管进浆管标位管封堵墙壮汉墙壮汉墙封堵墙
挡浆墙
充填管道
滤水孔
3 封堵工艺改进
空心砖封堵墙墙体优点是墙体较为坚固，承压能力高；缺点是封堵材料运送及砌筑封墙劳动强度大，材料不可回收，成本高。木封堵墙，滤水能力好，劳动强度相对较低，但木材回收率较低，损耗多。为改善封堵效果降低封堵成本，在吸收各种封堵方式的优点基础上，不断改进，逐步完善，逐步使用自约式钢结构封堵墙。自约式钢结构封堵墙是利用φ73mm 和φ60mm 无缝钢管和卡子作为支柱，宽20cm 、厚3cm 木板作为挡浆墙或者使用网度5cm ×10cm 小钢网，蚊帐布和麻袋片作为滤水材料的一种封堵方式，该封堵墙结构简单，支柱可重复利用，木板回收方便，滤水效果好，人员劳动强度低，大大提高了劳动效率降低了生产成本，按照年封堵5500m 2
封堵墙计算，仅封堵材料及人工费一年可节约70余万元。 4 封堵墙施工工艺技术要求
下面就钢结构封堵墙施工工艺及技术要求做一下介绍。
4.1墙体选址：
封堵前应对被封矿房进行充分辨识，选择最佳的封堵位置 ，找出可能造成漏浆和跑浆
的隐患，采取措施彻底消除。封墙位置尽可能布置在矿房入口外侧。
4.2墙体加工：
墙体立柱采用φ73mm和φ60mm的无缝管插接，运至封堵墙封堵位置，拉伸到顶部和底部顶紧后用卡子锁死，防止滑动，各立柱间距不大于1m，靠近两帮不大于0.5m；
钢结构立柱、横撑结构示意图
立柱下部剔槽，深度不小于25cm，并用混凝土固定，上部打锚杆或圆钢，将立柱与顶板固定；
在水平方向、立柱外侧放置横撑，横撑间距不大于1.5m，和立柱铰接，两端与预先打在两帮的锚杆或圆钢固定；
立柱内侧贴木板，用8#铁丝固定，木板采用厚度3cm，宽度20~30cm木板，或者直接使用网度5cm×10cm、大小2m×2m小钢网，再在木板或钢网上铺设蚊帐布、麻袋片等滤水材料，最后在最内侧设平行木条，钉牢滤水布。
4.3内部固定：
自约式拉索制作：用8#铁丝每3根为一组人工绞成一体，长度根据现场实际需求截取，也可使用细钢丝绳，但相对成本高；
在靠近封堵墙2.5m ～ 3m的巷道周围打用于固定自约式拉索的锚杆或圆钢，锚杆嵌入深度不小于60cm，角度向墙体内侧内倾5°～10°，锚杆用管缝式锚杆或φ38mm圆钢；
钢结构墙的立柱和横撑端部全部用自约式拉索固定拉紧，且锁体和墙体的固定位置可解开，便于回收，横撑中央应和巷道壁上的锚杆连接，进行二次加固；
立柱和横撑交叉位置用自约式拉索和采空区内立筋连接并拉紧（可斜拉），同时用废旧管材或其他硬废料置于采空区内和空区内立筋一并固定，靠充填体凝固后的自身重量来约束
墙体；
考虑到进路爆破对墙体影响，墙体板子和滤布应分步架设，每层的立撑和横撑交叉点都应和空区内的立筋用自约式拉索连接并拉紧，提高墙体的承压能力。
对于矿房出口外部巷道空间较大，在不妨碍人员及车辆行走的前提下，可以省去矿房内部拉索的制作安装，直接在外部使用斜撑，作为封堵墙的支撑。斜撑制作与立柱类似，采用直径73mm无缝钢管，端部焊接铁质卡子。使用时将斜撑底部在矿房底板合适位置固定，端部将铁卡子固定在横撑和立柱上，用螺栓拧紧。
自约式钢结构封堵墙示意图
4.4充填施工：
地表充填站制备水泥灰浆(质量浓度为40％～50％)，下灰浆3分钟～5分钟后，即可加砂，同时按要求调节灰砂配比，使料浆质量浓度快速提升至65％以上，并输送至井下采空区；
空区充填采用分步实施，首次充填高度不小于1.5m，以后边加高墙体边充填，直到接顶。
每次充填结束时，井下施工人员应及时通过电话通知地表充填站，地表操作人员应按先停砂，再停水泥的顺序操作，然后根据充填地点的远近用水冲洗管路。
5 结语
钢结构封堵墙立柱、斜撑、横撑、木板、钢网等材料回收方便，并且可以反复利用，运送方便快捷。自约式钢结构封堵墙应用后，马庄铁矿封堵效率大幅提高，劳动强度明显降低，封堵成本特别是空心砖用量大幅消减。这种封堵墙施工方式对于充填采矿法封堵墙施工具有一定的借鉴意义。
作者简介：
苏红蕊（1982-），男，山东莱芜，采矿工程师，毕业于山东理工大学，现在莱芜矿业有限公司马庄铁矿从事采矿技术工作。
通讯地址：山东省莱芜市来城区鲁中西大街71号马庄铁矿
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