在我国金属矿山中,大部分采用工艺简单、成本低廉的空场采矿法。由于技术、经济等原因,很多矿山企业滞留有采空区没有处理,同时积压了大量矿柱,造成了资源的浪费,并且影响了矿山的安全和生产效率[1,2]。石人沟铁矿经过几年的地下开采已经形成大面积的采空区,如果不及时处理这些空区,一旦顶板发生冒落,将产生剧烈的冲击地压,引发重大地压灾害。因此,对石人沟铁矿采空区的处理及残矿回采是目前矿山急需要解决的课题[3-5]。 针对石人沟铁矿-60m 中段大小不等的 35 个采空区,采用 CMS 空区探测仪对现有采空区进行了三维探测,并且借助于3dmine矿业工程软件对-60m水平巷道、采空区以及-60m 中段的矿体进行了三维实体建模,形成了-60m 中段空区、巷道与矿体三维综合模型。根据探测的采空区分布状况,提出了详细的采空区处理方案,确定了采空区处理的充填顺序。回采方案选择了南采区北端的 3、17和 19三个面积较大的空区作为充填试验空区,先在矿房的底部结构和天井联络道中布置充填挡墙,将三个空区分隔开来,然后从 0m 水平铺设充填管路到南采区北端,打斜向充填钻孔进入空区进行充填。充填选用 1:8 的灰砂比,充填倍线为 3.6-4.6,可以达到充填料的自流[6-8]。待空区充填完毕切充填体养护一段时间强度达到 2Mpa时,开始对残留的矿体进行回收。 设计的回采矿体主要是采空区上部残留的 M2 矿体,高度为 19 到 28m,走向长度约 100m,矿量约为 24040m3。经对各类矿柱回收方法进行分析比较,提出采用上向水平分层胶结充填来回收矿体,该矿柱回采可得收益392万元,具有回收价值,为企业带来了巨大的经济效益。