在断层群中开拓工程的设计与施工.pdf

* 一 ’ ； 采 矿 ； ⋯⋯ j l 在断层群中开拓工程的设计与施工 金 川 有 色 金 属 公 司 矿 山 都 ／ 【 摘 要 l 金川尤首矿的原新 1 提升井．根据发展规划．要将其改建成具有 , 0 0 e i ／d提升能力的箕斗井 ．承担 仝矿矿石 提羽任务．该项工程 的设计和 施工 由金川 有色金 属公 司、北 京有色冶金 设计研究 总院． 江苏 省煤 擞基本建 设公 司二处分男 承担 ．由干 东部 采 区位干一 、二 矿区 I ～Ⅱ 交界 地段 断层纵 横交镑 ．工程地质条件非常复 杂固而在采 区开拓工程设计与施工中均采取相应精施 井I 睨得成效．本文对其设计与施工情况怍一衙 升 ． ／ 关 键词 磐． 堂 星 里 1 地 质概 况 1 ． 1 工 程地质 金川矿区地处甘肃河西走廊龙首山隆 起 边 缘 ，经历 了 吕粱运 动 以来 的各 次地质 构造运动，断层纵横交锚 ．岩层 节理十 分 发育 ．F． 大断裂对矿区起到控制作用 ． F F ．F 2 6 断层将整个金川矿 区分割成 四 个 矿 区 ． 东都采区开拓工程遇到的主要断层有 F l 6 、F 、F 5 及其平行断层组F 、F ； 、F 等．见 图 t ．F I 6 断层是一条仅次于 F l 的 太断层 ．贯穿一、二矿区，走向北西，倾 向南酉，倾角 7 0 -8 0。．局部呈反倾 ．破 碎带竟 l 5 3 0 m，由多条平行或斜交的糜 棱岩、断层泥条带或岩粉带组成，节理、 片理板发育．Fs 断层属压性断层．走向北 7 0 ～8 0。 ，惯 向南西，倾角 6 0 。左右，破 碎带宽 1 6 m，规模较大，延伸远，岩性为 含泥质的松软散体结构．F 平行断层组的 断层密集 ，间距 1 3 --5 0 m，断层宽几米至 十几 米不等 ． 本矿区水文地质简单．涌水量不大． 图 1 1 2 2 0中段地质平面及坑道 布置图 1 ． 2 地应力 龙首矿柬部采 区范围 内无应力穗 点， 设计 中参用全矿 区的地应力 ，其 分析结 果 。 1 ． 2 ． 1 最大主应力轴接近水平．以水平应 力为主导，且为压应力．在一矿区最大主 应力有一个向上的偏转角． 在斯屡群中开拓工程的设计与施工一顾贵先 维普资讯 1 ． 2 ． 2 在 应力数 值 上，水平 主应 力大 于垂 直 应 力 ． 水平 主应 力 随 深度 增加 而 增加 ． 在 2 0 0 5 0 0 r n深度铡得 的最大 主应力一 般 为 3 0 MP a ，最大达 5 0 MP a ．随着深度 的 增加．水平最大主应力与垂直最小主应力 差值也有增加的趋势。这对巷通和采场的 稳定性很不利． 1 ． 2 ． 3 地应力 表现特点 来 压快 、压力 大、持续时间长． 1 ．3 矿床赋存条件 含矿超基性岩体不整合侵人前震旦系 结晶片岩系及大理岩系中，走向与区域构 造方向基本一致。倾 向南西，倾角一般为 6 0 ～8 0。．矿体赋存超基性岩中下部，顶 底盘直接围岩一般为超基性岩． 矿 体走 向长 度 3 o o 4 0 0 r a ，赋存 于 1 3 2 1 m 水平 以下 ．延 深至 9 0 0 m 水平 。走 向北西。倾向南西，倾角 6 5 --7 0。 。平均 厚度约 2 0 m 的铜镍矿体 ，并富含金、银和 铂族等伴生元素． 2 利用工程地质资料， 合理开拓工程设计 2 ． I 开拓方案的选择 根据 矿 体赋 存 条件 ， 工业场 地 狭 窄和 新 1 井已不承担提升任务等情况，选用竖 井开拓延深新 1 井 方案 ．在 1 2 8 0 m 水平 设 回风充 填 中段 ， 1 2 2 0 m 水平 为运 输 中 段．底盘 沿脉采用电机车运输 。下向胶结 充 填采 矿方法 ，生 产 能力 5 0 0 t ／d． 根据发展规划，将新 l 井改建成提升 能力为 3 0 0 0 t ／d的箕斗井，担负全矿矿石 的提 升任 务 ．将 原西 部采 区用 汽车 、斜 坡 道运辖方案改用有轨运输 。将矿石东运 ， 斜坡 道 改做 安全 出 口、运送 部分 材 料和 无 轨设备．将原装有 2台多绳卷相机担负中 部采区提升任务 的新 混合井改做副井 ． 见 图 2 ． 2 ． 2 合理布置巷道位置 为了搞好在极其复杂的工程地质条件 下的开拓工程设计．在原有工程地质资料 基础上。对将要通过的F I 6 、F p F 5 及其 平行断层组补打了工程钻，为设计和施工 提供可靠资料． 根据已掌握的工程地质 资料，将 主要 开拓工程尽量避 断层．布置在相对稳定 的岩石中，如将井底硐室工程布置在 F ； 与 F 断层之 间．虽该 区段岩石非常破碎，有 的成做体状．但 在这种岩石 中一般不存在 高度应力集 中问题．只要在掘进 中不发生 片冒。 。_般 巷道受力情 况 尚可， 在布 置 1 2 8 0 ．1 2 2 0 m水平调车场、石门、底盘治 一 ’ 一 有色矿 山 --1 9 9 3 ． 5 维普资讯 脓工程位置时，根据矿 体赋存条 件、矿 区主 应力和要通 过的 F F 6 、F 5 等断层及其残 余应力，特将底 盘 沿脉布置 在离矿 体≥2 0 m 处．将 调车场、石 门布置成与断层垂直 或 接近于垂直，见 图 1 ，使巷道以最短距离 通过断层，并使巷 道两帮受力相对均匀，减 小偏压，减少巷道的片冒和返修量． 2 ． 3 巷 道断面 的选 择 根 据金川 矿 区 主应力 为水 平 应力 的特 点， 以及 3 0多 年 的科研 成果和 施工经 验 ， 巷道 断面 选 型 井 筒 为 圆形；平 巷 硐室 为直墙半 圆拱．为了解决直墙受侧压大的 同题 ，将巷道 断 面 的高 与宽 比控制 在 11 ～ lI ． 3 ，以降低 墙的高度 ，使断面成矮 墙半 圆拱 ，改 善受 力 状 况．为 了给 巷道 变 形 留下余 量 ，一 般 比规 范要求 的 断面尺寸 增大 2 0 0 ram 左 右 ． 2 ． 4 支 护型 式 根 据东部 采 区 特定 条件 ，支 护型式选 用 喷锚 网支 护 ，或 喷 锚 网钢支架 一喷 锚网 或砼 联合 支 护． ’ f m R R F |F | | 1 2 2 O l 】 帅 l 】 ∞ 一一一 岩相丹 界螭 ⋯一 F新 图 3 龙首矿 新 1 竖井工 程地 质 剖 面图 2 ．4 ． 1 ． 1 反修段 原 新 1 井位 于 片麻 岩 中，在 1 5 2 0 、 1 4 6 0 m 水平段分别 通过 F 、F 6 断层，见 图 3 ，井筒 净径 5 ． 5 m，现 浇硷支 护 ，砼 厚 度 5 0 0 mm，R2 ＆ 2 5 MP a ．投产后 ，井筒 辔 ” 一 ＼ ， l B ， L 2 5 0 0 n 图 5 井筒延 深断面 图 井筒延深段 处在 层 间挤 压混合 岩组 中，井要穿过 F 5 1 、F 断层，特别与 F 5 断 层 斜 交 长 达 3 8 m， 特 选 用 喷锚 网钢 圈、钢背板 一砼联合支护，支护总厚度 5 0 0 mm，见图 5 ，其 中第一次喷锚 网 钢 圈、钢背板组成加强的第一层支护．砼为 在 断层群 中开拓工程 的设计 与施 工 一颐贵先 一3 一 维普资讯 第 二 层支护 ． 由于采 用加 强 的第 一 层支护 ，使 第 一 层 与 第 二 层 支 护 间 隔距 离 拉长 至 2 0 m 左 右， 最长达 2 6 m．该 井已于 1 9 9 2年 9月 初延深到底．在竖井掘进 中从未发生过片 ， 冒． 掘进 后 ， 井 壁 尚未 发 现 有破 坏 现象 ． 掘进平 均月进尺为 3 0 m，最高达 6 4 m，创 金川矿 山竖井掘进最高纪录． 2 ． 4 ． 2平 巷支护 2 ． 4 ． 2 ． 1 在 岩 石 较好处 ，选 用一层 喷 锚 网 支 护 ，其 总厚 度 l 0 0 ～ 1 5 0 mm，砂 浆锚 杆 ， 1 8 ram， L一 1 8 0 0 2 0 0 0 mm， 间 距l m l m。 梅 花 状 排 列 ． 钢 筋 网 妒6 ． 5 ram，网 度 2 0 0 ram x 2 0 0 mm．喷 射 砼 ，第 一次 喷 5 0 ram，第 二 次喷 至 没计 厚 度，砼强 度 2 0 MP a ． 2 ． 4 ． 2 ． 2在岩 石 破 碎处 ，选用 双层 喷铺 网 支护 ，钎 杆 长度 增至 2 ～2 ． 5 m，支护 总 厚 度增加到 2 0 0 mm．第一层喷锚支护与第二 层间隔 时间为 1 ～3个月 ． 2 ．4 ． 2 ． 3 在过断层或岩石特别破碎处开岔 口时，选用喷锚 网 钢支架 一喷锚 网联 台支护 ．其 中第一次喷锚网 钢支架组成 第一 层支护 。支护厚度 为 2 0 0 ram．第 一层 与第二 层支护 间隔时间 1 ～3个月．联合支 护总厚 度 3 0 0 mm． 由于 这 种联 合 支护 刚柔相兼 ，在第一 层支护后 ，允许释放应力，使巷道有一定 的变形，又能使巷道承受高达 3 0 -5 O MP a 的挤 压 力 、剪切力 和 断层 中的残余 应力 而 不发生破 坏 ． 2 ．4 ．3 大硐室支护 翻 车机 、破碎机硐室均采用喷锚 网 钢支架 一砼聪台 支护．其 中由喷锚 网 钢支架组 成第一层 支护，砼 为第二层支 护． 3 在断层群 中的施工措施． 3 ． 1 利用工程地质资料指导施工 为 了使 每个旋 工人 员都 能 了解 所要施 工工程的工程地质情况，在施工前，结合 设计进行工程地质交底．在施工中进行工 程地质预报 ，以在施工 中采取相应措施， 保证施 工质量，避免 片 冒发生 ． 3 ． 2采 用光 面爆 破 ，减少围岩松 动破坏 根据 东部采 区开 拓工 程 所处 岩体岩 性 均 属 碎裂结 构 的特 点 ，为 了减 少 爆破对 围 岩 的松 动 和 破 坏 ， 除全 部 采 用 光 面 爆 破 外 ， 所 采 用 的 光 面爆 破 参 数 均 比国 际 GB J 8 6 - 8 5中规定的下 限下降一级， 即周 边 眼 间距 为 2 0 0 --4 0 0 mm，周 边 眼 最小 抵 抗 线4 o 0 5 0 0 ram， 内 圈 眼 距6 0 0 ～ 7 0 0 mm，分 二次爆 破 ．第二 次爆 破 的拱 部 周 边 眼 装 药量 根据 第 一 次爆 破情 况 雨 定 ． 在 岩 石特别 破碎 时 ，用 风镐处 理 ．总 的原 则岩石越破碎越要多打眼少装药 ，使爆 破时围岩的影响降到 最低限度 ，保证巷道 断丽的成形 。 3 ． 3 搞好 喷锚 网支 护 充分 利 用喷 锚 网支 护 的及 时 性 、巷道 开 挖后立 即进行 第一 层喷锚 支 护 ，加 固围 岩提高围岩的 自承能力．充分利用喷射砼 的 密贴 性，封闭 整个 瓶掘岩 面 包 括掌子 面 ，防止新掘岩面见水风化，发生膨胀， 产生膨胀地压．利 用砂浆锚杆全长锚固的 特点 ，保证 锚杆在不 良岩层 中的锚 固力． 上好每根锚杆端部的垫板和螺 帽，使锚杆 与网聪 成整体 ．进行第二次喷射砼时将同 盖住 ，使第一层喷锚网支护成为有一定强 度的整体 ，使巷道断面成形 ．充分利用喷 锚 网 支护 的 。 柔 性 ，释 放 地应 力 ，让 巷 道 进行变形 ，当巷道变形达到一定量时，进 行第二层喷锚 网 或砼支护，及时增加 支护强度，限制应力释放和 巷道变形破坏 的发生 ，第一层 支护后 释放应力 的时间， 平 巷 为 1 ～3个月，竖井 为 l 0 ～2 0天． 在 过断层处 采 用加 强 的第 一层 支护 时，钢支架背后用喷射砼喷严，支架之间 d 一 有 色矿 山 1 9 9 3 ． 5 维普资讯 用拉杆拉紧，与相邻锚杆联合 在一起，使 支护成整体起作用以抵御强大的地压． 3 ． 4 加强质理管理 3 ． 4 ． 1 打眼 在 打眼前 根据 不 同岩石 ， 由 技术人员画出炮眼．打服时先打一个标 准 眼。插 上标 志 ， 以后 打 的眼必须 与其保 持 平行或规定的角度，保证巷道的成形和减 少趣 挖量 。 3 ． 4 ． 2 爆破 在装药前 进 行炮 眼验 收 ．不 合格的进行朴眼．根据不同炮眼严格控制 装药量 ，特别是拱部 周边眼 坚持少 装 药。进行第二次爆破。保证巷道断面成形 和防止 片 冒． 3 ． 4 ． 3 加强 对质量 的检 查 ，开展 广泛性 的 奖优罚劣活动，进一步提高施工质量． 3 ． 4 ． 4 搞好文明生产。及时排除掌子头积 水和污泥．开展标准化作业，减少因积水 丽引起的膨胀地压． 4结束语 t1 在断层群 中开拓，首要任务是做好工 程地质 工作 ，为设 计、施工 提供 可靠 资 料 ． 4 ． 2 在布置 巷道 时 ，特别 是井筒马 头 门， 太硐室工程尽量要避开断层，布置在相对较 好的岩层中．主要巷道必缀通过大断层时， 一 定要让巷道垂直 或基本垂直于断层． 这样虽然要增加一些工程量。但可减少施工 中的难度 ，片冒量和反恪量．加快施工速 度 提高质量，所以总的效果是好的． 4 ． 3 在断层群 中开拓．巷道断面竖井选 用 圆形 ；平巷 ，硐 窒选 用矮墙半 圆拱断 面采用双层支护．其 中用喷锚网 或喷 锚网 钢 支架做第一层支护，是一项行 之有效的选择．这样虽然一次性投资量要 大些，但可减少片胃 反修量，保证工程 施工质最。使投产后生产顾利进行，所以 不论从技术上还是从经济上来评价都是合 理的，效益是好的． 4 ． 4 提高施工队伍素质。加强施工质量管 理 是加快工程建设速度 ，保证工程质量 的 决定性因索．特别是在断层群等不 良岩层 中施工，更显得重要． 责任编辑肖泽铭 上接 封三 合作试验研究，探讨采用 树脂矿浆法提金 工艺 处理招远金矿的浮选精矿，以适应矿 山生产规横进一步扩大及技术进步的需要． 该项合作研究工作正在进行之中，据 有关方面消息。试验进展顺 利，初步试验 结果喜人，正式试验研究报告将 于今年 9 月份提交． 闵国嘲 溶浸采矿学 S o l a t i o n Mi n g i n g 简介 随着采矿的 日益发展．矿 山窑矿 日趋 减少，贫矿开采 包括矿山废石和选厂尾 矿逐渐增多 ．如何经济有效地进行贫矿 开采 。溶浸采 矿法提供 了一条可行的途 径． 目前，美 国溶浸采矿年产量 比地下矿 山产 量还要多．溶浸 采矿是一 门新兴 学 科，尚需 在实践和发展中进一步完善 ．美 国爱 达荷大学矿 山与 地球 资源学 院教授 R． W． 巴特利特根据他多年从事溶浸采矿 教学的经验和 2 0 多年从事溶浸采矿的工程 实践 ．于 1 9 9 1 年编 著 溶浸采矿学 一 书．全书共十二章．约 2 5 万字，对溶浸采 矿学理论，金、银 铜、铀、蒸发盐类矿 物 溶浸技术，堆浸、原地 溶浸与池授工 艺，溶浸污染与环保，碎矿沥滤 的散值模 拟等方面作了系统介绍．该书是 目前美国 爱达荷大学现行教科书，也是 国外溶浸采 矿工程师短期培训班的教材，它对我国的 矿业工作者均有较好的参考价值．本书长 沙矿山研究院拟翻译出版． 谢龙水 在断 层群中开 拓工程舯 设计 与施 工 一顾贵先 维普资讯