缓倾斜薄矿体锚杆护顶砂浆充填法试验研究.pdf

1 7 缓倾斜薄矿体锚杆护顶 砂浆充填法试验研究 A 锡 矿 山 矿 务 局 【 摘要l 本 文 扼 要 地 f秘 了 锚 杆 护 顶 砂 浆 充 填 謦 开 采缓 I甄 斜 薄 矿 体 的 试 验 研 究 厦其 推 广 应 情 提 。 ． 关键 词 。 顶板支护 杆尾砂胶 结 充填法 ．缓 倾 斜 簿 矿 脉 采 矿 法馈 呈 一 ， 一 ， 一， ⋯一 1 概 述 锡矿山锑矿属缓倾斜似层状中厚矿床。 由于矿山已步入晚期，矿床开采正向深部和 边缘部位发展，薄矿体分布面积与所 占储量 比例逐渐增大。为了减少薄矿体锚杆护顶房 柱法回采所 造成的矿柱损失，进步提高回 采率，降低贫化率，经济合理地回采资源。 南矿 率先在 I I 中段 中部 缓倾斜矿体 中，进行 了锚杆护顶砂浆充填采矿法试验，道后又在 9中段中部薄矿体中进行了扩大 性 开 采 试 验 。该 法 自1 9 7 8 年 2月提 出试验 方案 ，经 过 4 年多开采，共回采3 4 个采 场，采 下 矿 石 9万 多吨，回采率平均为8 1 ． 0 ％， 贫化率平 均为2 7 ． 8 ，与该区域矿休采用锚杆护顶房 柱法开采相比较，矿石损失率约下降2 0 ％， 贫化率降低1 4 ％左右，增利近9 0 万元，取得 了良好的经济效益。自1 9 8 3 年1 0 日通过由局 组织的技术鉴定以来，已在 南、北两 矿区 缓倾斜、倾斜薄矿体中全面推广斑用。 一 2 地 质概况 锡矿山锑矿产于入字型断裂下盘几个次 ～ 级两端倾没的短轴背斜中，主要矿体均赋 存在石灰岩的硅化荻岩中。矿体 具 有 多 层 性，其形态，产状 和规模也有差异 。主要 薄 矿休均赋存在厚1 l o re 钙质页岩直接 底 板 之 下 ，呈 似层 状产 出，沿走 向长3 0 6 0 0 m，延 深6 0 1 8 0 ．0 m。矿体厚度变化稳定，～ 般为 2 ～3 m，倾角一般为1 0 。 0 。 ，局 部 达3 5 。 ～ 4 5 。 ，矿石 平均品位4 ． 5 ～5 ． 7 ％。 矿 体 直 接顶板为厚层页岩， 起伏变化不大 ，较 规 则，节理裂 隙较为发育，稳 固性很 差 矿体 底板为硅 化灰岩或灰岩 ，不规 则， 稳 定 性 好 。 3 采矿方法的选择及其 参数的确定 3 ． I 采矿方法 的选择 锚杆护顶 房柱法应用 于开 采薄矿 脉，取 补 给。 5 边 坡治理 针对边坡失稳的种种原因，对边坡治理 采 取以下措施t 1离边坡远处采用深淘截排水，以 减 少地 表水及浅层地 下水对 糈动体的影响 } 2在 掌握移动规律后 、雨季后 ，当 边坡趋稳时，应进行削坡减载的工作，以减 少 滑动 自重} 3在滑动体深部打排形抗滑桩。 通过 以上综合 治理 ，使 边坡趋稳，经过 几年的实践检验，证明是行之有效的 缓慑r抖薄矿I ；扛 锚杆护顶砂浆充填法试验研究祝禄盅 责任 编辑周 致勤 一 l 7 一 维普资讯 消矿 石护顶层，使 回采率 有了很大 程度 的提 高。不过该采矿法必须保留大量矿拄，这不 仅损失 了大 量矿 石，而且大量的 采空 区未及 时处理会 造成 灾难性的地压 活动。因此 ，改 革原有采矿方法和工艺势在必行。我矿在参 照 中厚矿体应用胶 结充填法成功经验 的基 础 上，结合锚杆 护顶房柱法的优点，提 出 了锚 杆护顶砂浆充填回采方案。 该采矿法的特点是采场垂直矿体走向 布置，一个盘区内沿矿体走向划分为矿房和 间柱 如图 1 所示，空场法回采矿房，嗣 后用水泥 和分级尾砂制成 的砂浆充填 ，盘区 内矿房回采完毕并充填好后再回采间柱，采 后 用垒尾砂充填 。矿房 、间柱回采过程中， 采场 顶板 均不 留矿石 护顶层 ，采 用锚杆予 以 保 护。 卜一 呆准天井； 2 ～藩矿井 二 星 嚣 ， 譬 一矿 鲁 B一问 柱 圈1 锚样护顶砂浆充填采矿方法示意图 3 ． 2 采 场构成要 素 采场构成要素是根据该薄矿 体 赋 存 条 件 ，经过理论计算，再结合已采用的各种采 矿方法的实 践经验确定的 。采 场 长 度 6 0 ～ 7 0 m，矿房和间柱跨度均为6 m，最小开采 高 度为 2 m，矿体局部厚度超 过3 m， 实 行 分 层开采。通过1 0 多年的实践证明，该采场构 成要素是切实可行的。 4 回采工 艺 4 ． 1 回采顺序 首先回采矿房，从盘区的一翼向另一翼 或从两翼 向中间推进 。间柱的 回采 必须 待两 侧矿房 采后充填 ，且充 填钵达到一定 的强度 后才开始进行。间柱回采禁止从两翼向中间 推进 。 4 ． 2 凿岩爆破 凿岩采用Y G 一4 0 型钻机，逆矿体 倾 向 沿工作 面全宽 布置 平行炮 眼，孔 径4 2 ram左 右，孔深 2 ． 2 ～ 2 ． 4 mm， 最小 抵抗 线为0 ． 6 ～ o _ 7 m，间距0 ． 8 ～1 ． 2 m。每班崩矿4 0 余 吨， 爆破采用本局生产的铵磷炸药 性能略好于 铵松蜡炸 药，非 电导爆管连 接 ， 一 次 起 爆 。 4 ． 3 矿石运输 采甩2 PDT--2 8 型或 2 P DT--3 0型 电 耙 绞车 把矿石从 采场耙入漏 斗，再用矿车从 滴 斗装运至溜矿井提升到地面。 5 采场顶板维护与监测 l 9 2 年 以前 ，开 采顶 板不稳 固的矿体一 般采用留矿岩 护顶的方法，利用矿岩 自身的 强度 自然支撑顶板 。从6 0 年代开始 ，特 别是 近l 0 年，在科研单位的协助下，陆续发展了 锚杆支护、l费射混凝土支护 、喷锚联合支护 等多种支护形式，锚杆护顶砂浆充填法 白试 验 应甩 以来 ，护顶所 采用的锚杆有金属楔 缝 式锚杆、楔管式锚杆，管缝式锚杆，水泥药 卷锚杆等 四种 。目前南矿以水泥药卷锚杆支 护为主，北矿以撰管式锚杆支护为主，锚扦 长均取1 ． B 一2 ． 0 m， 支护网度 间距为l ．排 距l m，生产中根据实践需要还可适当把锚抒 加长或缩小支护网度。锚杆的安装一般要与 采矿同步进行 ，锚杆方向要基本垂直岩层。 采场开采过程中，每次爆破前顶板未安装锚 杆 的面积不 能超 过6 r a ． 即距工作面长度 不 大于l m ，每次爆破后不能超 过1 8 r a 即 距工作面长度 不大于S m。 为 了掌握采场顶 板 、地表地压岩 移活动 以及充填体稳定性情况，在采鹾内进行了地 压岩移观 测分析 。除采用矿山常用 测量仪 器 一 l 8 一 有 色矿 一1 9 9 4． 6 维普资讯 和方法分别定期对围岩移动观测 点 进 行 平 面位移和沉降变 化观测外，还辅以顶板沉降 仪 ，锤球法 、钢 弦频率仪 ，光 弹应力计，声 发射监测仪等观测手段进行分析研究，全面 收集顶底相对沉降、岩体应力分布状态，充 填体承压状态、围岩位移变化和开裂、片帮 等地压资料。观测分析结果表明 1一般工 作面被 拉开2 O 天 以内，采 场顶板下沉值和下沉速度呈急增状态，随着 工作面向前推进而逐渐衰减i 2采场中部 由于拉痘力 集 中 的 缘 故 ，顶 板下沉值一 般 比两端大 } 3采场顶板下沉值大小与顶板地质 断裂 构造 、软弱层 厚度 、锚 杆安装质量 以及 采场跨度大小等因素有关} 4采场 回采 过程 中顶板最大 下沉值 均小于4 0 ram， 远未达到8 0 mm冒落危 险值} 5回采间柱时，砂浆充填体朱出现 开裂和塌落现象，承压状态 良好。 采场顶板最大下沉值与时 间变化关系见 图 2。 6 采场充填 圈2 南矿1 1 中段2 8 3 8 采场 顼 板 最 大下 沉值 与时 问变 化关 系 矿房和间柱 回采结束之后，分剐采用水 泥 砂浆和全尾砂进行充填 ，水泥砂浆 和全尾 砂均采用管道 白流输送。其工艺流程如图 3 所 示。 田3 砂集充填系统工艺流程图 水 泥砂浆 由水 泥浆和分级脱 泥 尾 砂 组 成，经搅拌桶搅拌后， 采用内径8 2 ram的钢管 直接输送到采场充填。 砂浆输送浓度 重量浓 度 约为6 0 ，系 统 白流倍线为5 ． 7 ～6 ． 1 ， 流速为0 ． 9 8 ～1 ． 0 5 m ／ s ，水泥与尾砂 重量 比 为l I 8 ， 砂浆消耗水 泥 量 1 g 4 ～ 2 1 0 k g ， m ， 充填体强度 1 1 2 B 1 ． 6 7 ～2 ． 0 9 MP a 砂 浆 充填 生产能力及有关参数见表 1 a 表1 砂浆充填生产能力及有关参数 测试输 送计 算测定测定 试 块干 客 充填 对 同量 流 量浓度容 重 强 度 量 能力 ． S m 0 m ／ h 啼t ／ m／ MP n t ／ m 0 m 0 ／h 4 0 o． 2 2 Z t 9． 9 5 61 3 1． 59 2． 09 1． 6 7 8 l 1． 5口 3 5 O． 1 9 Z 1 9． 7 6 65． 2 2T o． 1 40 I 8． 7 2 67． 9 I． 6 4 1． 6T 1． 5 6 o 1 2． 5 日 全尾砂充填系统较为简单，用马尔斯泵 将全尾砂经4 钢管输送至需要充填的采场， 脱水系统采用沉淀溢流方式，即采场连续充 填几个班后，全尾砂沉淀，较清的积水通过 溢流管从采场中排出。 7 主要技术经济指标 锚杆护顶砂浆充填采矿法的主要技术经 济指标见 表 2。 裴候斜薄矿体镝扦护顶砂浆充填怯试验研究祝棘发 维普资讯 ④ o - 2 破碎硐室的施工 金川井巷工程公司 刘利勋7 p i } 牛 。 一 。 ， △ f 【 摘要 】 在圈岩破碎曲条件下． 施工直墙圆弧擞太硐室． 采用天井导碉、先拱后墙、分层掘 进， H 型钢吏絮加强曲第一层喷铺网支护，特整个碉室掘完 地压释放蓟一定程度后，上第 - ／ Z - 箭儡壤土永久吏护。作业在已吏护好挑顶的安全条件下进行 ． 不担 顶扳浮石坠落问题，井节省了顶板 的临对维护持用 ． 、 ． 关 键 饲 坚． 天 井 导 碉先 拱 后 墙分 层 掘 进甚 星 兰／ l、 莹 钰 。工 多 厂 山 f 工 程 概 况 未 压 蓑 墨 嘉 金川矿山二期工程破碎碉室，位于矿休 破碎机稠室，在距碉室轴线1 5 m的东西 两侧 顶盘条痍条带状均质混合 岩 中， l O 0 0 m水 各有一条直径5 m、深1 5 5 m的中心 漓 矿井， 平，距地表约7 6 0 m。因受矿区主应 力 场 的 在碉室底板以下有直径7 m、 深5 9 m 的 贮 矿 影响，而且是压应力，其应力随深度的增加 仓，贮矿仓上口南侧有长I 2 m、宽6 ． 6 m，深 而加大。因此地压较大。这种混合岩由于受 1 0 ． 2 m的地下室。工程之密集确实有 “牵一 蓟多次地质构造运动的影响，纵横交错的断 发而动全身 之势，施工时不得有一丝一毫 层切割着岩层，岩体的稳定性受 到 极 大 破 的马虎，否则该工程出现问题将会影响其它 坏 ，皇散体 破裂 结构。碉室开挖后地 压大 、 工程 。 袭2 主要技术经济指标 项 目 指标 采矿 台效，t ／ 台 ， 班 采矿工作面效率．t ／ 工 ， 班 锚抨安装效率 套／ 工 ， 班 出矿教率．I ／ 台 ， 班 矿石损失率，喃 矿石 茈化率 ．舜 采准比，m／万t 采矿f } 业成本’ ．元 充填作韭成本 ．元／i l 口 g 2 年实酥指标 8 结 语 1 谈采矿方法通过1 0 多年的生产实 践，不仅在技术上可行 、安全可靠，且最大 限度地降低了矿石损失、贫化，提高了回采 ～ 20 一 率。该方 法与锚杆 护顼 房柱法相 比较， 回采 率提高2 0 ％，贫化率降低l 4 ％左右，开采每 万t 矿石量增 和 』 l 0 ． 7 万 元 在无大断 层 、 破 碎带 的区域 内，采 用该 采矿方法可 以成 功地 开采顶 板不稳 固，矿 石稳 固 、矿休沿走 向和 倾向均有较大变化的缓颇斜至倾斜 不超过 3 5 。 为 宜薄矿体。， 2该法采厨空场法回采 矿 房 和 间 柱，嗣后一次充填，显著她减少了空区暴露 时间和体积，对防止地压活动具 有 重 大 作 用 。 3出于该法回采工艺较为复杂，工 作面劳动生产率较低，采出矿石成本较高， 在 目前经济条件下， 只有在矿石品位达2 ． 5 以上时 采用 ，经济上才合算 。 责任编辑张炔臻 自 自 ml 9 9 4 ． B 4 5 9 3 2 2 兰暑 维普资讯