关于矿块崩落法设计的几点评述.pdf

l 崩落块度 1 ． 1 概 述 在矿块 或盘区后 退式崩落 中，块 度与下 列因素 有关 ① 放矿点 间距 ，② 放矿控制 ， ③ 放矿点的利用率 ，④三次爆破 的破坏 ，⑤ 二次爆破／ 破碎的成本，⑥贫化。 崩落产生初期块度，其大小是崩落推进 过 程 中在破坏 区内形成 的。二次块度是初期 块度在放矿柱中的进一步减小。 1 ． 2 初期块度 控制初期块度 的因素 有。与崩落顶 板诱 导应力有关的节理 方位和有关节理的强度 。 节理是具有连续性的不连续面，并确定了岩 矿可能的周 边。这 些节理不一定必须是 张开 的，但 即使是胶结的，这种胶 结也 一定 比完 整岩石脆 弱得多。这里重要的 词是 连续的， 而 裂晾是不连续的 。 如果 完全按 照下 列指南去做， 那么就可 能估算出可靠的初期块度 1 估算出崩落顶板上的应力。 例如， 作用在 主要 含垂直节理岩体上的 高的水平 应 力 将阻止崩 落。这将导致块度较 大， 因为决 定块度的节理方位最为不利。 2 缓倾斜节 理在 同样应 力环 境 下 受 剪切而开裂，导致崩落速度快，块度小。这 是 因为节 理较好 地发挥 了作用。 3 崩落顶板受张力作用，将促I 进 崩 落，但岩块 的大小将 由节理 方位和节 理强 度 4 估 算的 最后一步是确 定该岩 体 处 于最好的情 况还是最坏的情况，然后按估 算 恰如其分地 进行 采矿工作。这种方法 已被证 实是切实可靠的，最好的情况是破坏沿所有 节理进行，产生最佳块度分布，而最坏的情 况是破坏只沿着方位最不利的节理进行。 对 某个区域地质力 学的完 整表述 将使设 计者能够做出可靠的估算。 1 ． 3二 次块 度 二次块度是岩块的初期块度在放矿过程 中的减小。要使磨碎发生，崩落区或放矿柱 中的应力必须大于岩块最弱部分的强度，人 们关注的是大块岩石的百分 比和块度公布。 这里的大块是指大于铲运机铲斗，格筛间距 或大于漓矿井直径3 O 的岩块。影响二次块 度的 因素 有 1 初期岩 块的形状 。岩 块形状这 个 因 素与块度减小关系最为密切。立方体是最稳 定的形状，而长宽比大的菱形和厚片则是最 不稳定的。下面表 l是一种用来估算大块分 布的方法 。 2 较低完整岩石强度和裂隙集 中。 较 低完整岩石区的出现和初期岩块中裂隙集中 为 破坏提供场所，特别在岩 石长宽 比大的地 方 。 3 放矿柱 中的成拱 。对于 块度大 的 岩 体，放矿柱中的成拱常常有规律 地 间 隔 发 生。它有双垂影响一是高的点载荷作用在 岩块的棱角上，有助于岩块的破碎’二是当 关 于矿挑崩 落法设 计韵 几点评连 D． H． La ub s e h e z 维普资讯 袭1 大块分布估算表 初期形状 长宽高此 规格．m 分布卑 ，峥 玉 撤块度 ．％ o ． ,3 9 m 2 , 阿增加量 立方 体 菱形体 振状 悻 初 期块度 次块度 岩石拱破坏时增加了放矿区的直径。 4 放矿 高度 。磨 碎的机会或块 度 的 减小与物料暴露在磨碎因素之中的时间有直 接关系。放矿拄越高，暴露的时间就越长。 5 块度的均匀性 。如果块度 分 布 范 围很 大，那么在放矿过程 中大块就可能被 小 碎块包围，限制了磨 碎因素 的作 甩。如果 块度比较均匀，磨碎就会较好地发挥作用。 6 差速放矿。在放矿控 制要 求 的 范围内差速放矿将产生 大的应 力，从而使块 度 得到改善 。 用R Q D 百分比估算棱角的磨蚀，初期块 度大的情况下，R Q D 值将指明岩块棱角磨蚀 而产 生的 碎屑 百分 比。 7 高度 、纵横 比和 崩落 区 方 位。在 放矿区内，潜在的应力与崩落区高度有关。 放矿柱高度 与底面 积的 纵横 比决定 了作用 在 崩落底面积上的垂直应 力 载荷 。例如 ， 底 面 积 的 宽 度 为 5 0 m时 ，5 0 m、 l 0 0 m和 2 0 0 m高 度作 甩在 底面 积上的 应力将分 别 为 0 ． 8 MP a 1 ． 1 MP a 和1 ． 2 MP a 。应力 增加之所 以很小，是 因为 已崩 落物 料的成拱作用 ，致 使大部分垂直应力被侧帮承受，垂直应力低 就意味着二次块度的磨碎应力低，如果崩落 区地表起伏很大，就会改变放矿柱 中的放矿 角和应力方 位，这应该是 有助于改善块度。 1 ． 4 告诫 人们 己在放矿点 中通过 肉眼观察 的方法 和通 过对 从1 0 0 m以上落下的1 0 m X 7 m 5 m 大块进行金刚石钻孔的方法来研究块度。节 理 间距数 据表 明；如果碎裂 只与节理 间距有 关 的话，那么不应该出现如 此大的岩 块。但 金刚石钻孔表明这些节理的条 件 分 值 较 高。因此，该大块是由条件分值最低的节理 形成的。但是，在放矿点中也曾观察到含有 张开裂晾的岩 块。 1 ． 5 放矿点观察 为了确定崩落物料的块度范围、形状和 坚 硬程度 ，应该 在放矿的不 同阶段 对放矿点 进行观察。 有 色矿 一l 9 9 6． 5 盯8 8 8 8 盯8 8 8 e 维普资讯 1 ． 6 地质作 图要求 要确定初期块度， 必须确定节理的间距、 方位和条件分值 。评 佶二次块 度的 参数有裂 隙的 集 中，完整岩石强 度低的 区域和 初期块 度的 形状 。为了防止采 样 指选择的作 图地 点 偏差，作图应在 互相垂直的 即正 交 三条 线上 进行 。 与巷 遭壁平行 且倾 角小于4 5 。 的节理应 在巷道壁的垂 线上测量J 走向与巷 道 壁夹 角大 于 4 5 。的节理应 在巷道壁的水平 线上测量 ，倾 角大 于 4 5 。 且 走 向与巷道壁夹 角也大于 4 5 。的节理应 在 与巷道 壁成直 角的 线上测量。节理组的方位和条件也必须加以 佶算。 1 ． 7 崩 落块度程序 已经开发 了一个确 定放矿点 中二次块度 的程 序。 1 ． 8 结 论 在设计参数足够准确的情况下，有办法 确定崩落物料的块度。 2岩石锚杆和夹板布置方式 及薄壁衬砌 的设计 2 ． 1 岩 石锚杆 岩 石锚杆是一 种有 效的支 护系统 。它不 仅能够加 固岩体 ， 而且可 以锚 固夹板 或衬砌 ， 用钢板或垫板对岩石或衬砌表面提供侧限。 本文所展示的 锚杆布置方式的设计原理是 以 在井下对成功的 支护方法的实际观察为依据 的 。 2 ． 1 ． 1 总体 概念 岩石锚杆可以单独地作为一种简单的支 护系统，也可以作为钢网喷射混凝土加钢夹 板和钢索锚同等复杂支护系统的一个组成部 分。这样就必须涉及到要适合该系统锚杆 所需要的强度 、长度和 间距 。 对 于锚 杆设计 ，在使用 井巷临时支 护或 永久支 护这两 个术 语时必须 慎重。井下某一 水 平的使 用时间尽管短 暂， 但它要受到强烈 的应力作用，而且它对矿山生产至关重要， 因此，岩石 锚杆的 长度必 须足够长， 以提供 有效的 支护。 已研究 出几个计算锚杆长度和间距的公 式，但不幸的是没有一个公式与岩体强度和 应力环 境联系起来。有些公 式把节 理 间距作 为最重要的参数，但是，对含小间距节理的 岩体还应配合使用 衬砌或钢夹 板。 在使用注浆锚杆 的地 方， 很重要的 一点 是 整根锚杆必须全部注 浆。 在摩擦性低的物 料中，如 滑石，锚杆的 长度必须增加， 因为挤压 地层条件会随 着岩 拱未完全确定而发展 。因此，在建议的公 式 中将使用与岩体分值有关的参数。 2 ． 1 ． 2 锚杆强 度 锚杆的强度取决于钢材的质量和锚杆的 直 径 ， 例 如， 1 6 mmKS --4 0 S 钢锚 杆在 8 t 拉力 时 屈服，l O t 时断裂 ’而 1 6 mmS T--7 0 M钢锚 秆则在1 4 t 拉力时屈服， 1 S t 时断裂。如果锚杆 只是用来防止岩块的重力破坏，那么在正常 尺寸的巷道中，l O 4 t 的锚杆就足够了。 但 是 ， 如果 锚杆用 于高应 力 区， 用来加 固岩体 、 锚固夹板和衬砌 以提供刨限，则锚杆的强度 应 为 1 8 2 5 t 。 2 ． 1 ． 3 锚杆间距 锚杆 间距 与岩体分值和 节理间距 以及锚 杆的强度和所使用的表面侧限有关。例如， 用直径 2 0 ra m的锚杆作为钢网喷射混凝土的 侧限， 那么其间距应为1 ． 2 ，而直径1 6 mm 的 锚杆， 其间距则应为 l m。 由于锚杆的承载是不均匀的，所以实际 实施的间距应比理论计算的小一些，这一点 也很 重要 。 从实践的 观点来看，对 阐距 实行标准化 是可取的， 同时间距应 以较弱的岩石为依据。 业 已发现，在井下用直径 1 6 ram、间距 l m的 锚杆是一个较好的标准。 其他经验规 则是 5 1 ， f 1 ． 0 常数 1 m是根据下面的计算得来的 超过岩拱 的注浆长度 0 ． 6 m 不规则 侧 壁 的 影 响 0 ． 3 m 突出孔外的锚杆 廑三 1． 0m 公式 6 和公式 7 的逻辑关 系 尚不 清楚 ， 公式 6 起始点 得出的锚杆 长度是 准 确的，但对于大跨度开挖体来说，得出的锚 杆长度太短 ； 而公式 7 对 窄 隧道 起始 点得 出的长度是不实 际的 ，但 中止 点得 出的 长度 却是容易接受的。 2 ． 2 夹板 如果夹板的方位安装正确并与岩石表面 接触 紧密 ， 那么，夹 板可 以对 锚杆 间的 岩体 提供侧限，未与岩石表面紧密接触的夹板在 起作 用之前，岩体会发生 一定量的变形 。 为了确保夹板牢固结实，通常需要在央 板与岩石表面之间敷设喷射混凝土，浇注混 凝 土或水泥浆。 现 已使用钢筋或大孔钢 网作为夹板，以 便 混凝 土能够喷注在钢 筋后 面和钢筋之 间。 这些钢筋的直径可为6 1 0 m m，或与锚杆强 度相同的编织筛 网。 2 ． 3 薄壁衬砌 薄壁衬砌是指喷射混凝土，钢网喷射混 凝土和钢纤维 喷射混凝土。 只有 当喷射 混凝土与岩石表 面之 间的 牯 矿 一I 9 9 6． 5 维普资讯 一 g 金厂 沟梁金矿开拓系统技术改造 北 京有色冶金 设计研究总 院柄培 _ -_ -● 。 一 S s 3 舻 术 攻 经 济 ／ 移 ／ ， 7 关 键 词 ； 开 拓 系 统 技 术 攻 关 经 济 效 益 ， ，r ／ 一，一～ ／ ， 1 矿 山概况 金厂沟梁金矿位于内蒙古赤峰市敖汉旗 境内，矿区采金历史悠久，清光绪年间就有 人在此开采砂金和脉金。1 9 5 8 年建立了地方 国营金厂 沟梁金矿 。建矿 3 0 多年来， 已先后 开凿了4 条提升竖井和2 条提升盲井。1 9 7 6 年 和 1 9 7 8 年先 后建成2 座 日处理 矿 石 l O O t 的选 厂。1 9 8 8 年开始动工必建 l 座 日处 理 矿 石 3 0 O r 的氰化炭浆厂。 井下 日出矿石2 5 0 t ，年产 黄金 1 3 0 0 0 两 1 两 3 1 ． 2 5 g 。 矿 区内黄金 地 质 资 源 比 较 丰 富 ，在 2 5 k in 范围内， 己见矿脉 5 0 余条 ， 但 只 有6 条 矿脉有勘 探报告，其它属 于边生产 边追脉 。 通过 生产 探矿 又揭露 了几十条矿脉 ，但 由于 受许多条件 技术力 量 、勘 探 手 段 、资 金 等的限制，还没有能力进行系统的研究。 因此 ，不 仅 已计算储 量的这些矿脉 其深部和 两翼 没有封 闭，而且矿 区 内尚 有 一 些 空 白 区。截止1 9 8 8 年，矿 山 保 有 地 质 储 量 为 1 4 1 ． 8 J Y t 矿石，含金品 位1 4 ． 3 g ／ t ，含金属 量2 0 ． 3 t 。 金厂沟梁金矿经几十年的建设和生产， 已走上 了持续 、稳定 生产 的道 路，但要进一 步求得发展还存在着一些问题 ，主要表现在 以下几方面 ； 1 该矿矿脉属急倾斜极 薄 矿脉，其 开采方法 主要为 削壁充填法， 基本 上为人工 开采，劳动强度大，效 率低，贫化 率、损失 率较高 } 2 该矿 矿脉 薄而 多，走 向 不 一，在 开采的2 0 多条矿脉中，只有6 条矿脉 有 勘探 报告，其它属于 边生产 边追脉，勘 探手 段落 后，难度较大，成本 高， 加之对整 个矿 区缺 结性 较好 、岩体应力较低 、挤 压条件 比较微 弱时，才适合于使用素喷射混 凝土 。 钢网喷射混凝土是一种已被证实的支护 方法，它的支护和抗变形能力随钢网和锚杆 间，象喷射混凝土的夹板一样，对岩石表面 所产生的侧限而大大加强。井下和实验室试 验表明菱形或绞结钢网在强度上和使用的 难易程度上 都优 越于焊接钢 网。要 使钢 网混 凝土有效，钢网必须与喷射混凝土村砌成为 一 体 }如果 不这 样， 就会 象我们在井下常见 的那样，要么露在喷射混凝土表面上，要么 紧贴在岩石表面上 。 结果 ， 喷上混凝 土之 后， 在混凝土和岩石 表面之 间 留有 空洞。 如果钢 纤维能均 匀分 布， 那么钢 纤维喷 射混凝土是一种效力高，使用方便的衬砌方 法。但遗憾的是作者在许多矿山的生产中很 少见到这 种方法。这说明大多 数想要 得到高 强度支 护的经 营者更 喜欢使用 这种更实用的 方 法一钢 网喷射砼 。 张小平摘译 濮 荷生校 台厂沟粱金矿开拓系统技术改造枥培 邮编l 0 0 0 3 8 维普资讯