引言
红山矿业已经开采了50多年。目前年开挖量10,000m，年废石量约50,000m3。通过对一、二次矸石充填系统的改造，已将35,000m3矸石回填至井下采矿空区，另有15,000m3矸石提升至地表。2010年以来，红透山矿业有限公司采取& ldquo十一五规划& rdquo依托国家科技支撑项目，大力开展深井开采节能减排综合技术研究。三期对原矸石充填系统进行了改造，将原系统覆盖范围从-707m上部扩展到所有深部采区，实现了矸石充填系统所有工作区的全覆盖。同时，对充填采场的废石充填技术进行了研究。实践证明，红透山矿业废石系统经过三期改造，取得了良好的社会效益和经济效益，实现了无废开采，即井下废石100%充填。
1.废石无坑系统的建立和运行
截至2010年底，红透山矿业公司已先后对井下矸石不出坑系统进行了三期工程改造。不离坑矸石充填系统一期工程是对地下中段水平运输巷进行简单的工程改造，使地下中段水平开挖工程产生的矸石灌入下中段采矿空区，这是地下无废采矿工程研究的初始阶段[1]。二期废石不出坑系统工程是在一期工程的基础上，通过破碎一部分块状废石，将其运至充填采场，扩大废石充填面积的过渡阶段。随着矿区向深边延伸，进行了三期工程改造。随着-707m中段至-827m中段采区空数量的增加，需要通过改造扩大系统的充填覆盖面。为此在第三阶段对原系统进行了改造，即把-707m中段的36-2井和-767m中段的19采空区作为延续到中段深部的废石系统转移空区(转移天井)。改革后，该系统的覆盖范围扩大到作业中段和最深边缘的采矿空区。
2.一期工程无废石填坑系统
一期废石开挖工程实施后，各中段废石就近转入中下采区空，其余集中在-467m中段，进入系统废石周转仓(-527m中段采区空，体积20,000m3)，进入系统的废石通过各中段废石水平运输周转。在此期间，由于地下开采空区域有限，每年5月至11月的矸石提升至地表，其他月份的矸石转入地下空区域。
2.1系统建设
1995年9月，矸石不出坑改造工程一期工程开工建设，包括:a-467米中段运输道路改造。主要工程包括:在主溜槽原渣斗的对面，新建一条倾斜的支溜槽，接收从下中段提升的系统矸石；运输废石到采矿空区的专用通道；b、矸石仓底部出渣口的改造；c .开挖并安装矸石仓顶部的卸载室[2]。整个改造工程较少，共开挖183m，主要包括:矸石仓底部的一个渣斗，矸石仓顶部的一套卸料弯轨，配套的电机车，8辆矿车，总造价约37万元。
2.2系统操作
该系统于1996年初投入运行，多年来运行平稳，每年可在井下采矿空区域回填废石约3万m3，达到了设计目标。
3.第二阶段破碎废石充填系统
第一期& ldquo自然块矸石充填系统& rdquo经过近四年的运行，井下回填了大量矸石，取得了良好的经济效益和社会效益。为了继续提高废石充填系统的充填能力，扩大其应用范围，该矿从2000年开始对废石充填系统进行二期改造，主要改进井下破碎废石充填技术。
3.1系统建设
系统废石来自原块石充填系统。在-527m中段设置了系统的工程硐室，将块石矸石破碎输送到充填采场，实现了矸石充填区的阶段性突破。碎石填充系统的工艺流程见图1。
3.2主要经济技术指标
A.充填料浆质量分数:30%
B.灌装量:5000 ~ 15000立方米/年
4矸石充填系统三期改造工程
4.1系统转换
三期工程改造的主要目的是扩大天然块石废石系统的充填范围，即从原来的-707m中段扩大到所有采矿生产的中段。主要技术手段是选择合适的地点，利用原有工程作为系统连接和扩展的周转仓库，充分利用现有工程和运输方式，稍加改造即可实现系统的扩展。系统三期改造工程见图2。整个改造工程主要包括:原运输道路改造260m，施工开挖120m，配套电力机车3台，废旧梭车8台，铁路、架线等材料费用，总造价200万元。三期系统改造于2010年8月初完成并投入运行。自运行以来，系统运行平稳，每年约有5万m3矸石不能出坑，初步实现了100%矸石不能出坑的设计目标。
4.2充填法采场废石充填技术的研究与应用
通过三期矸石充填系统改造，矸石充填覆盖深部作业区，但仍存在深部作业中段末矸石运输距离远，影响中段采矿生产的实际问题。经过分析，认为最佳方案是实现矸石就近充填。但每个作业中段可充填矸石的采矿空区数量在一定时期内是不均衡的。系统调整空区域的同时，中段矸石的运输压力和运输成本也相应增加。因此，通过对-767m中段12采均充填法采场废石充填的研究和探索[3]，采取相应措施后，取得了良好的效果，实现了废石就近充填，扩大了废石充填面积，实现了全矿废石不离坑充填。
4.3充填法实施采场废石充填改造
实例:[4]-十二矿中段767米，该项目从2009年12月底开始实施。提前对十二矿上口进行了改造，使其满足翻矸条件，并在翻渣井上口安装了控制闸门。矸石充填前，在采区安装溜槽密闭施工和脱水设施。为防止矸石损坏封闭设施，提前用木块和木板做好相应保护。2.2010年1月，矸石充填正式开始。废石通过翻渣井进入采场后，在采场用铲车运输。废石主要来自-707m中段东端的5个开挖点。经过近3个月的时间，矸石充填工作已经完成，共向12号矿注入矸石1680m3。废石充填后，进行地面胶结充填。首先用尾矿充填矸石面，然后进行地面胶结充填。由于充填料中加入了废石骨料，提高了脱水效果，地基强度明显优于其他充填采场。例:27采-707m中段，充填采场，采场面积3000m2，上向回采孔施工，一次落矿，铲运机出矿。放矿时，采场分为东区和西区。首先，在采场西侧集中放矿。采场西侧放矿后，利用采场西侧相应的回风天井充填废石。此时，采场西侧的废石充填和采场东侧的放矿同时进行。采场东侧开采后，东侧用废石充填，废石充填后，采场用尾矿充填。-707m中段27采区每个采区可充填废石2800 m3。27号开采采用矸石充填，不仅消化了大量矸石，加快了采场充填进度，同时加强了采场充填的地面强度，为下分层开采的损失贫化指标控制提供了保障，可谓一举两得。例:-827m中段18采，充填采场，采场面积1100m2，采场由上下两部分组成，下帮宽度800m2。采用上向回采孔施工，一次性落矿，用铲运机卸矿。上壁窄脉部分300m2，脉宽1.8m，采用水平孔开采，电耙开采。18.每层可填充1000m3废石。-827m中段水平掘进距离达到2 000 m，18采区在-827m中段终点。通过充填采场废石，减少了采场尾砂充填量，弱化了尾砂充填系统充填18采区时管网压力高、易自爆等问题。同时，上部作业中段端头开挖产生的废石可以就近填埋，大大节约了废石运输成本，避免了与矿石运输系统的相互影响。
5需要解决的问题和改进方向
A.充填采场充填废石来源不稳定-767.12m，充填废石时，采场主要充填废石来自5个掘进工作面，废石充填效率低，每月仅600m3。因此，要保证采场充填废石的充填效率，必须与系统相连接。确保采场矸石充填运输畅通，在采场开采过程中进行矸石充填工作。充填采场废石充填进度关系到采场的开采效率，也是其推广和验收的关键。对于有条件的开采场地，可设计两口充填井，在开采过程中同时进行废石充填。
B.充填采场需要增加翻转废石量。随着深部开采的发展和矿体形态及地压影响的加剧，现场开采形成的空面积数量将逐渐减少。分层充填时充填采场充填废石是实现无废开采的主要技术手段，需要进一步提高技术管理水平，提高充填采场废石充填率。
C.合理投资。现有矸石系统-827m中段系统的矸石需运入系统后转入中段空。水平运输距离和垂直距离过长。今后要考虑对整个矸石系统进行改造。初步设想是投入小型提升设备将-827m中段废石提升至-767m中段，再将其变为-827m中段进行开采/[/]。
6结束语
铜山矿业公司通过三期工程的改造，使废石系统的运行更加完善。通过充填采场废石充填技术的研究与实践，取得了良好的效果，实现了100%废石不出坑的工作目标，积累了一定的技术管理经验。保证系统良性运行的关键因素之一是研究开采时分层充填法的采场废石充填技术，进一步扩大废石充填的面积和空，确保所有废石不出坑，不充填地下。
