收敛测试在矿块崩落法采场中的应用.pdf

收敛测试在矿块崩落法采场中的应用 1 前言 酒钢 镜铁 山铁矿 东部破碎矿体采用 矿块 崩落法开采，在开采过程中应用巷道收敛测 试技术进行采场的地压活动观测，收敛变形 测试是研究巷道 稳定性 和采场 地压活动规律 最简便、快速、直观的一种方法。通过测试 巷道工程在不同施工期间的收敛变形情况， 可以直接反映出采场地压的大小，并可了解 到地压活动与采矿工序 之阃的关系 ，进而可 以分析评价巷道稳定性和吏护 结 构 的 可靠 性 。 现场收 敛测试经历 了采场 的采 准阶段 、 拉底阶段，拉堑淘阶段和大量出矿阶段，获 得了大量的现场测试资料 。通过分析研究 可 总结出采场的地压活动过程和活动规律，研 究成果及时地反馈应用到生产实践中，对指 导现场生产有较大的实用价值。 2 地质条件和采矿方案 镜铁山铁矿东部破碎矿体采用矿块崩落 法开采，矿块长度为9 6 m， 矿体倾角 为8 5 。 ～ 9 0 。 ，矿体平均厚度为4 5 m，矿块 平 均 崩落 高度为 7 0 m。该矿块 靠近 地表，矿石 由坚 硬 破碎的 镜铁 矿，菱铁矿组成 ，f 值为 1 4 1 6 ； 上下盘 围岩 分别 为黑灰色和 灰绿 色千枚岩 ， f 值为 5 ～l O 。由于受 地质构造和 地表 风化 的 影 响，矿岩特别是矿体 中节理裂 隙 十 分 发 育，次生结构复杂，致使矿体稳定性很差， 据钻孔取芯资料 ， 矿岩的R Q D 值仅为3 ． 0 3 } 从工程 揭露的 地段 看，采场 中主要存在 三组 节理和一组次生构造，矿体错位明显，挤匿 破碎 严重 。 采矿 方法为有拉 底结构 、堑沟式斜巷 d ； 矿 的矿块崩 落法，拉底水 平为 3 0 7 2 m水 平， 采 用巷 道间柱 中水平 峒室爆破 拉底；出矿水 平为 3 0 6 0 m水 平，间隔地布置 着 出矿巷进 和 堑 沟巷 道，在 堑沟巷道上 方掘进并爆 破堑沟 螭室，形成 受矿堑沟与拉底水 J 相遥，在出 矿 斜巷 中出矿 。3 0 6 0 m水平的工程 布置如 图 I 所 示 。 3 测试方 法和 计算 3 ． 1 测试方法 在巷道 的两 帮和顶板安装收 敛测点，用 收 敛计 测量 不 同时间内测点的直线距 离，通 过计算可得 出两帮的收敛值和顶 板 的 下 沉 值。采用G S L 型钢环式收敛计测量，该仪 器 重 量轻，仅为 1 ． 3 5 k g j体积太 ，长 x宽 高 为3 9 7 mm 1 2 2 mm1 2 5 mmj读数 精 度 商 O ． 0 1 ram， 便于在 井 下 携 ，操 作 简 便，可靠性好 。 收 敛测点的 位置见 图 1，测 点主要布 置 在地压活动较大的出矿斜巷、出矿巷道和上 盘 联巷的主要 地段 ，先 后共布置 了收 敛测点 2 8 组。每个断 面布置有三个测点和两个测点 的两种形式。三个测点的可 以测出巷遘两帮 收敛值和顶板下沉值，而两个测点的仅可测 出收敛值，测点断面如图2 所示。 3 ． 2 测试计算 收敛 试在矿块崩落法采场中的应甩一是多毕 象／ 嘶 衄 响 压 地 马 缺 掰 ￡ 马 墩 锕 喇 礤 口 E 『 日 一 自学{ 射 礼 喻 罴 一 维普资讯 围 1 3 0 6 0 m水平工程布置 和测点位置 一 上 盘联 巷 ．2 一 出矿巷 遘 }3 一 出矿 斜巷 ； 一堑掏 巷道 C 三测点 两删血 围2 巷 道测点布置 在两个不同时间内进行 1测量，三个测点 的断面可得出6 个测量值，两个和 j 点 的 断面 仅可得 出 2个测量值 。根据 计算公 式，可 以 算 出巷遭 两帮收敛值 和顶板下 沉值 。 1 便 帮收敛值为 两次 测量 值 之 差 S AC A C， 2 顶板下沉值△h h h 式中 h L AC LBC L AB 其 中L { A B B C A C h， _ , ／～ L, 一 L ～ ／-A 一 C一 Lt-B／ C一／ L ⋯ ／-A／ 酽 其中L _J A B B G A c 3 当次 收敛速度为 当次收 敛 值 与 当 次测 试间隔天数 之比，平 均收 敛速度 为累 计 收敛值和累计测试天数之比。 4 测试成果及分析 采场的收敛测试工作从采准期阐开始， 一 直 持续 到大量 出矿期间，得 出了巷道收 敛 变形值 和下 沉值 的大量现 场资料，通过 详细 的分析研究可总结出以下几点测试成果 1 巷道收 敛变 形在 各采 矿工 序 中明 显不伺 。在采准期间，巷道收敛值和收敛速 度都很小，而在拉底期间内达到最大，在拉 堑沟期间逐渐减小，到大量出矿 期 间 为 最 小，体现 出各个阶段地压活动的程度靳巷道 工程的稳定性，现场实际情况也证实了这一 点，图3 和图4 分别为几个测点在各个阶段累 计 收敛 值和平均收 敛速度 的变化 过程 。 有 色矿 山 一1 0 ． 维普资讯 圈4 平均 收敛速度的变化 过 图3 累计收敛值的 变化过 程 2 测试结果 表明，采场 中不 同 位嚣 况}另一 个趋势是上盘联巷 的收敛 变形 比相 处 巷道的收 敛变形有所不 同，存在 着两个 趋 邻 出矿巷道小 ，靠矿体 下盘 方 向出矿巷道的 势 一 个趋势是 自矿 块西部 向东部，巷道 的 稳 定性 很差 ，而上盘 联巷 的稳 定 性 相 对 较 收敛变形 逐 渐变大，巷道 稳定性 也 逐 渐 变 好 ，表 2为上盘 联巷和 出矿巷道 的收敛变 形 差 ，东部巷道的变形 破坏程度 也比西部巷道 情况。 严重 ，裘 】 为不 同位置 处巷道 的收 敛变 化 情 表 T 不周位 置的收敛变形 情况 3 3 0 7 2 m水平 的拉底爆破对 3 0 6 0 m水 平巷 道稳 定性 的影响较大 ， 以7 ～9 穿靠下盘 处6 9 8 0 k g 药量的拉底爆破影响最大，根据这 次爆破 前后 3 0 6 0 m水 平各} 5 1J J 点的收敛变 化 情 收敛训试在矿块崩落注囊埒 中的应用是少华 维普资讯 况 见 罔5 ， 呵看 出这 次爆 破的摄六 影 响 范 为东鄢4 0 m以内，省部3 O m圾内，距 离 爆源越近，影响程度越大，收敛增加显著， 远离瀑源影响程度 逐渐减小，其余位置的拉 底爆破药 量相对 较 小，影响 范 围 约 为 1 5 ～ 301T l 。 当发收龃谴 m m 距离， m 图5 爆 破后 当次收 敛变 池情况 拉堑沟爆破的 影响范 围比拉底 爆破 小， 一 般在1 5 2 0 m 之 内，例如9 穿 中6 ‘ 堑 沟 峒 室 爆破时， 仅影响2 0 m范围之内的 4 ，8 ，1 O 和n号溅组的收敛值，丽其它位置的测值影 影不大 。 4 巷道顶板下沉值与收敛值 的 变化 相似，拉底爆破前较小，拉底后下沉值有突 变现象，实测下沉值一 般 为1 5 3 0 mm，下 沉值和下沉速度与同期的、冠断面巷道的收 敛值和收敛速度基本辋近，窭涮累计下沉值 的变化 曲线如 图6 所 示 。 囝6 累 计下 沉值的 变化 曲线 5 1 3 穿为试验采 场 的 安 全 通 道， 3 0 7 2 m水平拉底爆破赢期和堑淘爆破初 期对 巷道稳定性有一定影响，出现过喷层开裂、 剥落等现象，收敛值增长 较 快 见图7 ， 太罱 Ⅲ矿期 ，收敛值 趋于斌小 ，巷 避 已进 入稳定状态 6 溺试结果表 明，坚硬破 碎 体 t f 】 圈T 1 3 穿累计收敛值的变化情揽 喷锚支护巷道 有一定的 变形 簏力， 测得的最 大收敛值累计为4 9 ． 9 3 ram，一般巷道的累计 收敛值为2 5 O mm。当累计收敛值 选到2 O ～ 2 5 mm时，喷层即出现变形，开 裂现 象， 当累计收 敛值 达 3 0 3 5 mm以上时， 喷 层 基本 上受到破 坏。 7 测试结果表明，由于采场 内 矿体 性质单一，矿体巷道中滟f点的收敛变形曲线 有相似的趋势，而且收敛变化主要受爆破动 应力影响，爆破后当次收敛值突然增大，无 爆 破时 明显 减小 。由于矿岩 均为 坚硬破碎， 没有 出现变 形地 压活动 的迹象 。 5结语 镜铁 山铁矿破碎矿体 矿 块崩 落法采场 的 收敛测试工 作取 得 了较好 的效果， 得 出了采 场 中不 弼期间 的地压活 动规 律，在谈矿特定 的开 采技术条件下 ，爆破动应 力作用是影 响 地压活动的 主需因素，没 有出现随 时问发展 而变化 的变形地 压活动 现象 。这 些测试成果 对指导 采场的爆破 、文护和 出矿 有很 高的实 用价值，对 于类似矿体 的开 采也有参考借鉴 作用 。 责任编 辑张焕臻 有 e 矿 I e 0 4 ． 5 维普资讯