智利埃尔.特尼恩特矿的矿块崩落法.pdf

撬 要 I 埃尔 特尼恩特矿 目前日产绚1 0 万I 锕钼矿石 ，是世界上最大的直用矿块崩落怯的 矿 山． f 矿床赋存于氰岩应力很高的区域内，随着轼嚣捷生矿的采完，开采正朝踩部硬岩延伸．这就对新开采水 平的设计提出一些特殊的问题，特别是岩鼍灾害．在某区，1 9 7 6 1 9 B 0 年同发 生了一系烈 岩 爆，致 使 2 3 4 6 m水平的生产不得不放弃 I若干年后又恢复生产 ，1 9 8 7 年I 2 月在访水平下l 2 m弛又遭到一 岩爆 ． 摧毁面积达 1 8 0 0 0 m ． 岩爆是由矿拄戟荷 由压变剪i f丘 产生的，盈而直加大矿柱柏厚度．对故矿点间距的加大进行了分析 ． 结果表明加大间距还将改善成本效果，困为在连犊崩落中产生的不均匀科巍有利于故矿点教的减少． 但是最省钱的特点是矿堍高度加大到2 6 0 ～3 0 0 m，这既加大了矿石在重力流动过程中的破碎，又取消了 一 十中间开采水平 ，可节省‘ 亿多美元．另井 ．本文 对矿挂和巷遭加固的选择也重新进行了评甘 r ． 埃尔 特尼恩特是智利国营铜钼采矿公 司 c 0 DEL C O的一个分 部，矿 山位于 首 都圣地 亚哥 东南 ，在兰 卡瓦东 北 约6 0 k in处 图 1 。 图 1 矿 山位 置 特尼 思特 斑岩铜钼矿体大体呈三 角形， 长约3 0 0 0 m，宽约 1 5 0 O re,垂 深1 0 0 0 多m 图 2 。矿体中部为～圆锥状布瑞登角砾岩建 造 ， 上部直 径为8 0 0 m， 由上往下 逐渐缩小。 矿 有 色矿 山_ 一 1 9 9 2 ． 2 山的主要设施 竖井 、 卷扬机房 ， 主溜矿井， 破 碎站等都在该建造 之内。该矿床于 1 7 6 0 年发现，为安第斯 山脉中最 大的矿床之一。 田2 T - 付6 水平开采范围 维普资讯 该矿床是由十分剧烈的构造作用 岩浆 后，基性热液后所形成，导致现在原岩应 力很 高。由于太平洋板 块被南美板块西缘所 冲击，即使是现在，安第斯 山脉西坡，即南 美整个西海岸，包括智利和特尼恩特，仍遭 受着 巨大构造力 的作 用。这种 冲击作用使 得 一 触形成 了深深 的海淘，另一侧则 高高隆起 了安第斯 山脉，这个过 程伴随着地 震、火山 活动以及 区域应力在数 量和方 向上 的变化 。 经过几十年简易和不正规的次生矿露天 开采之后 ，到1 9 1 0 年随 着上 向回采法 和房 柱 法 的采 用 ， 特尼 恩特矿 的产 量达 到1 0 0 0 t ／ d 。 从1 9 4 0 年 起，该矿 成功地应用 了一 种典 型 的 重力放矿矿块崩落法，由于松软次生矿 的特 性很适合于矿块崩落法开采，所以，这种方 法 不断地得到改进 ，到1 9 5 0 年矿 山达到了很 高的产量 。 随 着向深部开采 ，松软 的次生 矿量逐 渐 减少，硬 安山岩和很硬 闲长岩和英安 岩 的原生 矿量逐渐增 加。将来的开采将 全 部在坚 硬 的原生矿 中进 行，而且其品位还低 于次生矿 。 矿 山的主通道在海拔1 9 8 3 m， 为一太 断 面由电机车牵引列车从山外通向T _ 8 水 平 。 目前所 有 的和将来很 长一段时 间的矿 石生产 都在该 水平 之上。最 高的开采水 平 为 海 拔 ’ 2 7 0 0 m 。各开采 水平 的结构 和主要坑 内系 统 见 图 3、 4和 5。 由于开始开采坚硬的原生矿，为了保 证 特尼 恩 特矿将来的繁荣 昌盛 ，所 以，矿 山 制 定 了一 个新 的战略计 划，其 目标 是；尽管 原 生 矿 比次生 矿更硬 、更难开采 ，但 由于原生 矿品位有所下降，所以还得不断 地 提 高产 量 J最 大 限度 地降低生产成 本J 即使在 更复 杂 的开采条件下，也必须确保安全生产。表 1 为生产 递增 的情 况，1 9 9 0 年要 达到 1 1 万 t ／ d 。到1 9 9 0 年底 ，次生 矿生产将 全部 结 束 ， 所有生产将全部为坚硬的原生矿。 ／／ 、 墨垮铷誊 穗聱 唧 t 粤 j ； 氇毫 尊童囊饕 惑 T P ．；N廿5 熙蓼≥ 警 T 品 B 1 0 一 一 ． 。 簟 T 6 l ； T 蹦 脚 瓤 誊 圈3市璃登t造中心东西向创面圈 圈4特尼恩特矿各水平一览圈 一 、地质构形、性质、应力、 试验和开采概况 原 生矿 硬岩 为安 山岩 ，中 间夹杂 闲长岩 。 囊 或。 岛 状 在 矿休 北部还有一 条连续 的英安岩脉 从 布瑞 登建 造向 北延伸到矿体 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 维普资讯 圈 5 特尼 ■特矿三 肇投影筒图 特尼息特的日产量越增情况，h 裹1 顶j暑 } 。除布瑞登和英安岩脉外，原生矿中 的闪长岩 区在不 同水平 形状 有所不 同。图 6 为T 一 4 水平地质图，图 7为T 一 付 6 水平地质 ／ 、 席 生 安 山 E 安山岩＼ 新 布翮 } 建造 I 1 √ 护 图6 T- 4 水平 地质 固 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 图。图中在布瑞登和矿体北端之间可清楚地 看到一条英安岩咏。主要的岩石 特 性 见 图 7 。 ． 『 ～ 篓 然 Ts- S M ．1 _ _ 一 I 、 粪 器 紧 图T T一 付6 水平地质 图殛岩 石特 性圈 为了简便，可将软岩看作 为次生矿，其 他岩石按强度 由软到硬依次 为布 瑞 登 建 造 ， 环绕该建造 的角砾岩 ， 原生矿 主要 为原 一 3一 Dl ㈩ ∞ 维普资讯 生安山岩，原生闶长岩和原生英安岩。 根据套 钻取 芯确 定 ，该矿 的 自然 原岩应 力非常 高。特尼恩特矿做过 多次套 钻取芯应 力 测量 ，由于篇幅有 限 ，表 2中仅列 出中部 和 南部 矿 区的平 均应力特性值 。 主 应力寰 MPa 寰2 中部 矿区的最大主应力方 向 大 约 为 北 西 ，而 北部矿 区的部分 地区的最大主应力方 向几乎为 东西 。 由于 可崩性和 块度 极隹，松软 的次生 矿 非常适台于矿块崩落法开采。为了测试将来 在 硬岩中 的开采 条件，1 9 7 0 年开始开 拓第一 个 试验矿块 约 1 5 0 m长 ，7 5 m宽 。它 的下 部为原生矿，上部为次生矿。该矿块的设计 布置 与次生 矿中 的相似 ，仍采用重 力 出矿 。 然而 ，由于生 产水平几何 尺寸太小 ，无 法处 理大块 原生矿 。 1 9 7 2 年 5月开始 出矿 ，到 1 9 8 2 年 4月 出 矿一 直毫 无规律 ，生产 或 长或短地 停顿 过多 次。劳动力耗费 极大 ，到处 出现 问题 。圉 8 归纳了耗费 劳力 的生产状 况。 v 口 年份 圉8 试验矿块历 年生产情 况 尽管生产 上存在许多 问题 ，但 通过 对试 验矿 块的详 细分析仍 I 丁以得 出一些 对原生矿 开采 至关 重要 的规 律 。首先 ，在试验矿 块生 产水平上约 1 2 5 m处的观 察表明，原 生 矿 崩 4～ 落得很快，过程均匀。其次，即使 出矿长时 间停顿 一 次长达两年，崩落 的原生矿石 也不会 压实 。第三 ，即使碎矿 和粉矿 的比例 比较小 ，仍能使 大块发生翻 转j在压 力作 用 下 ，这将有 利于矿石的重力流动 和放 矿点中 松 散矿 石的处理 。第 四，即使是 原生 矿，在 它 向放 矿点流动的过程 中也会 受到破碎 。所 以，矿 石流动 的起始点越 高，矿 石的破碎 和 开 裂作 用就 越强烈 ，特 别是 高矿 块上 部的矿 石 。高矿 块 高达3 0 0 m 的另一个 优 点 是 取 消了一个 开采 中段， 这对特尼 恩特 来说就 意 味着 可节省约4 ～5 亿美元 。因此，1 9 8 2 年 矿山决定在T一 4 和T一 付6 水 平原生矿 中 采 用 高 矿 块 2 6 0 3 0 0 m 。 很明显 ，重力放 矿系统不适 用 于 原 生 矿，必须用强 制性 放矿法 即需要使用大 型铲运机。崩落块度大要求有大尺寸的放矿 点，放矿巷道 和运输逋。特 尼恩特 的工程技 术人员傲 了一 套新 的，简单的 、效 率高的出 矿水平设计 圉 9 。放矿进路轴线间 的距 离为 1 4 m，运输道间距为3 0 m。为了使 出 矿 期间矿流发生有效 的相 互作用 ，放矿点要形 成放矿漏 斗 圉 9中 的插 图 。放 矿 进 路 圉9 T一 4 水平底部 结构 有 色矿 山～ 1 9 9 2 ． 2 维普资讯 宽 4 m，高3 ． 6 m。拉 底爆 落的矿石 出 尽 后， 使 出现崩 落 最 初从崩落带底部 落一 的最大块 原生 矿 这 1 O m。 以后，块度 逐渐 减小 。 以前 ，设计 出矿水平 的巷道 方位 时 ，没 有改 虑最大 主应力方向 。所 以，在巷 道某些 部位 出现 了严重的 垮落 。这是 由 于垂 直最大 主应力方 向的巷道 壁 的剪切 破 坏 所 致 。图 1 0 、a 显 示 了圆孔 钻 孔受 剪切破 坏 的 原理， 图1 0 、b 是将该 原理用 于巷道实 际。 当最大主应力方 向如 图 l 1 所示 时，放矿进 路 与运输巷道 的交叉部位也会 出现垮落 。在这 种情况下 ，最大 主应力方向在放矿进 路与运 输巷道 1 2 0 。 交 角的平 分线上 参 见图 9 。重 型 支护 的放矿点 也 出现 了垮落 。 图1 0 巷 道关键部位 的垮落 圈 1 1 运输道和放矿进路 上的垮藩 最大主应力方向如箭头所示 为了尽量减小垮落及其恶 果 降低 巷道 的稳定性 ，矿山对装 矿巷道和运矿巷 道的 方位进行 了调整 ，如 图1 2 所 示 。现 已证实 ， 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 u 童 誊 E1 2运输 巷道与放 矿透路 的方位 新 的方法对 减少 垮落 的发生是成 功的 二、 矿柱中的岩爆及其机理 当开采进入具有很 高 自然和 次 生 应 力 的、坚硬的原生闪长岩区时，岩 爆 开 始 出 现。这种易于发生岩爆的地质条 件 出 现 在 T 一 4 水 平1 4 川 ～3 l 』 J i 之间 ， 试 验矿 块 的北面 。 该区的东面与底盘废石相接 ，所 以该矿块和 该地 区在 特尼 恩特被称为 “ 帕提 拉” 。多次 发生岩爆的区域与原生闪长岩 区相重叠 图 6和 图1 3 。在该区内，第一次小规 模岩爆 发生在 1 9 7 6 年7 月 ，另一 次较 大 的岩爆 发 生 在 1 9 7 7 年 8月 ，之 后，1 9 7 9 年 5月发生 了一 次特大 的岩爆 ，最 后一 次岩爆发生在 1 9 8 0 年 1 1 , q。图1 3 是该 区所有 岩爆 的复 合 图。1 ～ 4表 示从小 到大 的巷道 破坏程度 。 一 般认为，岩爆不会在某一区域内重复 发生 ，因 为一 次岩 爆释 放 了大量 的潜在应变 能。但在特尼恩特并非如此，四次岩爆都发 生在约1 5 0 0 9 m。 的同一区域内 图1 4 。 几年 以后 ，依 据时间也能释 放应变能 的 假想．矿山在2 3 3 4 m标 高，即在被 岩爆 摧 毁 的老生产水平之 下l 2 m处又开拓了一个新 的 一0 一 维普资讯 凰1 3 T- 4 水平 帕提 拉区岩 爆 的情 况 注 ‘ 类 为轻 嫩礁 坏 ；2 类 为巾等 破坏 1 3 类 为严 重破 坏 ； 4 类为垮落 开采水平 ， 也就是说 ， 老生产水平 的底板与新 水平 顶板之间 的岩石厚度 仅为 9 m 图A A 剖面 。然而 ，1 9 8 7 年1 2 月 I 7日，仅 一 次 大规 模岩爆 的摧毁面积就 达 到I 8 0 0 0 m ，其 强度 远远 大于老水平上 的岩爆 。 A A 剖 面简图表示 1 9 8 7 年 1 2 月1 7 日的 大规模 岩爆 的位置和 以前 的岩 爆 区 位 置 。 左 为东，右为西 。 1 9 8 7 年岩爆区与 以前 的 1 9 7 6 1 9 8 9 年 岩爆 区在 闲长岩 区内 的水平位置相 同， 形状 很相 似。在 4个点上用套钻取 芯设备 测量了 摄大 主应力值 M表示最大主应 力，B表 示 方位 有，见 图1 4 和 I 5 。 从上述岩爆如此集 中的情 况来看 ，用传 统的定 义或预想无法解释特尼 恩特 的岩爆 。 两水 平 的岩爆主要都 发生在巷 道问 的矿 柱中。矿 柱 的破坏不是对称 的，但都集 中在 矿柱 的某 个部位 上。岩爆 的发生不是 由于载 荷增加超过矿 柱抗压强度 的极 限，而是 由于 9 0 0 H 4 喊 凰1 4 帕提 拉区1 9 7 6 年7 月至 1 9 8 0 年 l 1 月发生 岩爆 的范圈。 育毒矿山一1 9 9 2 。 2 维普资讯 享 ’ 圈1 5 帕提拉 区太规 横岩 爆 平面 圈 1 8 0 0 0 m 覆盖岩休的侧向移动，使原来的压应力变为 剪切应力 的结果 。 在各种载荷的作用下，岩石 或其它固 态物料会积累一定量的潜在应变能。三轴 承载的岩石聚集的能量要比单轴承压的岩石 大得 多，单轴承压的岩石所承受 的应变 能量 又要 比它承受剪切 时大得 多 。载荷性质发生 某种变化 时，就会引 起岩 爆。图1 6 、l 7 说明 了 其 原 理 。 图1 6 a 显 示了一幅 矿柱在 承压时 的 光 弹 模 型筒 图。等 色线代表应力分布 ，表 明矿 柱 受 压的特 点 。图1 曲 表示相同 的模型 在 相 同 压力载荷情况下，外加了一个侧 向 力s ，于 是 f B 现 了剪切载 荷和 剪切变形。 图1 7 a 的受压情 况与图1 6 a 相同，矿柱上 积累了大量 的应变能，用 长方 形E p 表示。图 1 7 b 表示相同受压情况下又受侧向 力 由 覆 有 色矿 山一 1 9 驰 ． 2 擀 二 s 七 戆 圈 盖岩部分移去而引起 的而产生的变形，即 受到了图1 6 b 中的剪切载 荷。这 时，该岩块 只积累有少量 的应变能， 用正方 形E n 表示 。 随着这种变化，一部分能量 E v E v E p 维普资讯 E n “ 游离”了，产生了引起岩 石 突 然破 坏，即岩爆的条件。应该强调载荷种类的 变化导致大量应变能释放，将改变岩石的性 质和作用。在大量能量释放的临 界 条 件 下 使岩石发生碎裂，任何固态物料都会变 成脆性物料 ，丽在矿山，岩石将以岩爆的形 式发生碎裂。 载荷性质由压变 剪这一 原理也 已被用米 解释世界上最大 的岩爆 ， 即1 9 5 8 年 7月 8日 发生在德国墨克斯绍曼钾盐矿 的岩爆。在那 次岩爆中，上水平的摧毁面积均为3 k in ， 下 水平约为2 ． 1 k m。 图1 8 。2 0 0 0 k in以 外 的 圈1 8 世界上最 大的岩 爆 微 震仪都记录到了那次大规模岩爆 。 当一个 矿柱上 的载荷由单轴压应力变为 侧 向剪切应力时，矿柱与顶板相 接处的岩体 会 明显 地发生损坏 图2 0 如果剪 切应力 高度 集 中，该 处就会 发生应变能 突然释放 。在相 同应 力集中的情 况下，巷道 左下 角的岩爆 将 轻微一 些，因为 底板使裂隙岩体 互相结 合。 } 圉1 9 矿 柱和顶扳 的破 坏模型 三、硬岩开采 的设计修改 1 ． 加 大放矿点 间距 加大放矿 点间距， 原因有三 ；其一 ，作 一 8 一 用在放 矿进 路间柱上 的残 余应力 和次生 应力 很 高，会 引起矿 柱损坏 或开 裂，加大 其厚度 可减小这种损坏 ，也会降低矿柱 维 护 的成 本 。其 二，矿柱上潜在 应变能的积 累与矿柱 的厚度成反 比，所 以，增 加矿柱厚度 将减小 岩爆 的危险性 。其三 ，运输道间 的 距 离 不 变 ， 仍为3 0 m， 只 加大 放矿 进道间 的距离。这 对矿 山底部 结构 的其 它方 面没 有多大影响。 很 自然，增 加放矿进 路间的距 离将减少生产 水平的开拓 工程 量 巷遘 和放矿漏 斗。 ， 在矿块崩 落法中 ，必须 利用 矿 岩的 “ 整体 流动”。 这种整体流动 是通过放矿点 同时放矿获得的 ，而 这些 放矿 点的布置形式 必须保 证崩落矿石的流动区相互重叠。当放 矿点间距加大到某个限度时，整体流动就会 停止，因为每个放矿点有各 自的 重 力 流 动 区，被 不流 动的 死区分割。 整体流 动有两种均匀 整 体 流 动 图 2 0 和不 均匀整 体流 动 图2 1 。如 果放矿 点间距增加超过某个限度时，沿垂直轴下降 的 均 匀整体流动就会被破坏 ，结 果很 快 出现 育色矿 山一1 9 9 2 ． 2 维普资讯 严重贫化和大量矿石损失。不均匀整体流动 的特点是出矿水平上面的所有碎裂或崩落矿 石全部移 动，所 以在放 矿过 程中没有不 活动 区。但是 这种流 动不是 由同时放矿产生 的， 而是由放 矿点 逐次放矿 而产生 的 ， ． 不均 匀整 体流 动的轴 不是垂 直的 ，而是朝 阻力最小的 方 向弯 曲 见 图2 1 。 图2 2 显示 矿流轴的弯 曲和放矿点 矿流影 响范围的重叠情 况。 圉2 O 均 匀整 体漉动 圈2 1 不均匀整体漉动 这一 出矿理论是在连续崩落中 盘区崩 落产生的 。如 果控 制得 当，它也可以应用 于增加放矿点间距的实践 中。 目前 ，特尼恩 特新 采区的设计 已经应 用 了这一理论 ，放矿 进路的间距由原 来 的1 4 1 5 m加 大 到1 7 ～ 1 8 m。这意味着相 同矿块的崩落法开 采 ， 放矿进路和放矿漏 斗可减少2 O ，矿拄支 撑 面增加，开拓成本 降低 等。新的设计 以特尼 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 圉2 2 由不均匀整体漉动g I 起的矿流轴青曲 恩特原生 矿重 力流 动参数 和分 析为依据 ，确 定最 大实 际放矿进路 问距 的全面试验不久将 开始 。 2 ． 加固 出矿 水平 的稳 定性 加大 放矿间 矿柱的厚度会 增 加 其 稳 定 性 ，但在 出矿水 平中仍 有一些 大 的 开 采 问 题。首先 ，原生 矿岩体的残余 应力和次生 应 力很高 ，而 且是 非均质的 ，所 以会 导致 各放 矿点的块度大小 不一。第 二，放矿点要 承受 强烈的磨蚀，巨块落下的冲击和对其进行二 次破碎所产生 的剧烈震 动。因此 ，要 达 到T 一 4和T -6生产水平 的完 全稳定 也是不 现实 的 图2 3 。 固2 8 应用 不均匀整 体流动理论加 大放矿点 问距 一 0一 维普资讯 3 ． 巷道 许多矿山通常对生产巷道 特别在稳定 性较 差的岩体 中浇注很厚的 砼拱。但 是 ， 这种支护却没有起到很好的作用，因为这样 厚的砼拱容易损坏。令很多人惊奇的是，破 坏是由与拱曲线近乎平行的裂缝造成的。实 际上，厚砼 衬砌 的开 裂是很容 易解释 的。 由 于砼拱太厚，顶部无法向上发生变形 拱顶 岩石 比砼更 硬，唯一可变形的 地方 就是 底 板隆起。砼拱的外周边受到岩体的 限制，变 形只能从拱脚开始， 出现在厚厚的拱墙之内。 剪切应力高时，在硅中会产生裂缝，如圈2 t 所示。因此，用岩石锚杆加几层钢网和喷射 砼并设浅的底拱可获得报好 的 稳 定 性 图 2 S ，它比刚性 砼厚拱支护 有这 样 一 个 优 点t 随时都可以补加锚杆 、 注浆等进行加同。 f 】 当矿 或 体发 于 硬 的岩 一 一 圈 ￡ 5 甩锚弁 铜用 嚷射 砼底横加圉 维普资讯 多次进行，所以最好在裂缝剐一出现时就拜 始注浆。注浆有极住的效果，尤 其 是 裂 缝 “ 洁净 的时候 ，因为 最终会使琉 橙的岩石 重新成为一体。由于岩块本身不会移置和转 动，所以禽裂缝岩体的静摩擦会增加，承载 能力也会 得到改 善。 已损坏的 、注过 浆的硬 岩矿柱不是 刚性 的，多少有些 挠性 支护 作用。注浆 加局部锚 杆，特别在有可髓反复注浆的地方，是一种 非常实际的保持开裂岩体稳定的快速低耗帕 方法。在有利的条件下，而且岩体刚一开裂 就开始注浆，效果板佳。例如 ，适当的注浆 加锚杆使扎伊尔卡姆勃夫矿的上部泵站和水 仓 稳定 了好 多年，尽管该设 施位于不断 发展 的塌陷 区内 。用 注浆的方 法保 持地层稳 定 ， 过去使该矿藏得以开发，现在使重新安置泵 站以下各水平的所有采矿设备成为可能。 4 ． 放矿点 另一个问题是放矿点的稳定性。在特尼 恩特矿 ，由于自然应力和次生应力 由拉底 和整 个回采期阃产生 的的缘 故 ，放矿 点承 受了很高的应力。放矿点损坏的其它原因有 硬岩矿柱高，服务年限长 矿块 高 达2 6 O ～ 3 0 0 m等 。 为 了尽 量减 小放矿点的损坏 ，下 面将对 改进措施进行分析，并根据实际测试加以评 价。 特尼恩特的放矿漏 斗的长度为 1 5 m。即 使 漏斗 口加几圈 钢拱，生产一定 的矿量 和持 续 一段 时 间后，斗 口处的岩石也会损坏 ，解 决的办法是 t第一 阶段 ，在 出矿 3 O ～ 4 O 之 前 ，放矿漏 斗 的 长 度 为 1 0 m，而 不 是 1 5 m 图2 7 ，第一 阶段 。到第二 阶段 再把 漏斗 扩大到l 5 m。 为 了保 持最 终1 5 m长的放 矿 漏 斗 的 稳 定，旃斗开凿之前，在其两端安装矿浆锚杆 图2 8 ，很 自然 ，把图2 7 ，2 8 所示的稳定 方法结合起来，应该能够得到最 佳效果。 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 圈2 T 蠼 次增加嗣斗长度的方法 圈 2 8 四、归纳与结论 特尼恩特目前的矿石 产 量 为 9 5 0 0 0 t ／ d 相当于约 5 5 0 0 0 m。 崩落矿石，它是 世 界 上最大的栗甩连续崩落法开采的地下矿山。 它的另一个独特之处是靠坚硬原生矿中的极 高附残余应力和次生应力来自然崴落矿石。 矿块崩落法是一种费用最省 的 采 矿 方 法 ，即使是 硬岩 但 品位 需中等矿床也是 如此 。尽管崩落矿块很高，会引 起 一 些 问 题 ， 但它仍不失为一种好的出矿方法。 其次， 高逸2 6 0 --3 0 0 zn 的矿块取消了整个一个中 问 水平，这将节省大量资金，矿块高，矿块上 部的岩石将受到更为强烈的破碎和开裂，垂 直 流 动的距离越大 ，受 破 碎力的 时 间 就 越 长。第三 ，底部 结 构简 单，适应 性强，为 修 正放矿点损坏和放矿进路间矿柱的稳定性等 问题提供了一个良好的基础。而这些问题的 维普资讯 解决需要新的技术和矿山 及 公 司 C O D E L C O 的大 力支持 。 在岩 石力 学，崩落和 矿石重 力流动 以及 在采 矿方法改进方 面所做的 研究和开发是特 尼恩特采矿工程中的一个不可分割的部分。 岩石力学 的基 础工作主要 有；系 统的地质构 造分类，岩石和岩体性质的确定，原岩应力 分析 ，微震 监测，岩体移 动，巷道 内收 敛仪 和载荷仪的铡量等等 。这项基 础工作是 在很 多年前建立的，一直到现在不断地在做 象其 它高应 力矿山一样 ，特尼恩特需要 对付岩爆 问题。发生岩爆的巷遭位于岩体强 度差别很大的接触面或滑动面附近。在特尼 恩特一些未开采矿块底部的拉底或生产水平 的矿柱 和底 柱中也 发生过 大 规 模 的 岩 爆 由于应变能没释放完，所以在 同一地区 反复发生了岩爆。 发生岩爆的帕提拉区呈三角形，其斜边 为山基完整岩俸，而南边和西边分别与已采 完 或正 在开采 的矿块相接。 这种状况说明它 对岩体移动的制约力最小，意味着生产水平 矿柱上原来的压载荷变成了剪切载荷 即使 少量移动皖会形成变化，产生脆性，导致 积 累舶 应变 能突然释放 。 在这种情况下，为了尽量减少大规模岩 爆 的危 险 出现 的次数和强烈的程度 ，最 合逻辑的方法是增加放矿点间矿柱的厚度。 这样做既减少了矿柱单位面积上的应力，同 时又增加了矿柱承载能力 稳定性和抵抗 剪切力的能力。 生产 水平上 的矿柱尺 寸必须 与崩 落的原 生矿重力料流参数联系起来。传统的崩落矿 面均 匀接体 流的概念一直在 特尼 恩特采用， 但矿山实际上并没有依赖古典的 崩 落 方 法 即从各自独立的矿块回采，丽是应用连 续崩落法，从中引出了崩落矿面不均匀整体 流动这一概 念。在这 种矿石 流中，矿石流动 轴朝 阻力最小 的方 向 出矿量大的方 向弯 曲。由 予下部 矿 面流出现重台 ，所 以这种不 一 1 2 一 均匀接体流动使放矿进诸的间距可以增加。 分析表明，在绝对安全的情况下，放矿进路 的 闻距 可以 加大 到1 8 m。 目前 ，这 个阃距 正 在应 用于新 的采 区。 从模型试 验和分析来看 ，进一步 加大放 矿进路的 间距 很 明显是可行的 ，但在 生产采 用之前， 必须 经现场实验加 以证实 。由于运 输道间距是3 0 m，固定不变 ，所 以放矿进 路 间距很容易改变，而不会对运输系统和下部 采矿结构有任何影响，生产水平新的底部结 构尺 寸见 图2 3 。 放 矿进 路间距加大 1 8 m使矿柱的 承 载面积增加了3 0 左右。这是一个巨大的进 步 ，因为 它会大大 减少 岩爆 发生的次数 ，降 低岩爆 的强度。 同时，由于厚大矿柱上的单位面积应力 大大减小 ，放矿进路间的矿柱的稳定性得 到 加强。很 自然 ， 由于矿柱达到1 3 m厚 而 不 是 1 0 m ，所 以放 矿进路的稳定性也 将得到 改善，巷道和放矿点的维修量也随之减小 许多矿山都对运输道和放矿进路做很厚 的砼村砌 拱形支护，但效果并不好。而 用岩石锚杆，多层钢网、喷射砼、在底板傲 倒拱 以减 轻底板变形的支护方法 ，效果要 好 得 多。 在特尼恩特矿的条件下使甩 矿 块 崩 落 法 ，放矿进 路问的矿柱会受 到破坏 ，甚至倒 塌。破坏 主要 是 由负 载和拉底推进的应 力集 中造成 的。如果在生产水 平开 凿之前就进行 拉底，这个 问题 就不存在 了。但 到 目 前 为 止，尚未有在开拓之前先行拉底的打算。不 过理想的方法并来找到，尽管得到很好的控 制，矿柱破 裂状 态如 此之不 同，仍然表 明这 种状态的特征 。 使用辱 砼衬砌的 目的，此处楚为 了保持 岩体的稳定， 但结果适得其反， 因为古裂缝的 矿柱在垂直压力下会侧向膨胀。该力很大， 足以摧毁砼衬砌。砼顶板和两帮或者与岩体 分离 ，或者 断裂，或者兼 而有之 。对 多次开 有 色矿 山一 1 9 9 2 ． 2 维普资讯 裂的矿柱用低压注浆的方法来弥台裂缝，效 粜要好得多，因为它能使矿柱 重 新 成 为一 体。注浆比厚砼衬砌快得多，也便宜褥多， 而 且矿柱的让 压性 仍很 有效。 由于特尼恩特矿的矿块很高，坚硬原生 矿的块度很大，所以放矿点受到很强烈的磨 蚀 和动力冲击。 因此 ，在 第一阶段，放矿漏 斗的实 际长度为 1 0 m，以控制漏华两端的岩 体。当两端的岩石受到破坏后，再用后退爆 破法把放 矿漏 斗扩成1 5 m长的最 终尺寸。除 此 之外 ，在 掘进时就在放矿漏 斗两徊l 预先安 设矿浆锚杆，这样，漏斗最终成形后，两端 的岩石可以保持稳定。 开采顺 序 问题 以尽量 减少 应 力 的 影 响、确定岩爆兜害区的方法、在很脆的英 安岩中凿岩成巷的方法，等等，将在 后的 另一篇文章中加以评述。 作者简历及参考文献 A R kv 日p wh o h ol d s d o c t ct t e s i a e z h ni c a ]二 c j f c 2 Ed j l n h g 已 n g l t g or r L t he _U t “ 0 Bm。 ∞ d K0 k{ ． Cz c c hos e c t 盯 I bdy, ， i Q e c h os lov fl fiaunt i I l 9 6 3 ， hew e mpby e d t h eRo y a lI n s fiv a t o f Te c h n0 ky ,St oc kh o I m Swe de t i he a d 0 r o c k m e c ha rtks un t [ L 1 9 7 0 ，wh e n h e jo i n e d Gc ．n l a e s ，Z a i r e - - q n h i a l l y a s d i z ．t c o f o f mini n g r 衄 肺眦d m n m d e s i g n ， “, h e n a s r e c t 0 r o f mi n l n 8 H e h al be 啦 i nt he U SA． s 1 9 7 5． L ， H a e z a g r a d u a t e d i a mJ n g n n e e fi n g f r o m t h e Un i v e r s i t y o f S u da g o dc C 2 i l e ．He h ol ds p os i do u o f g e ae r a l l n c s up e dn． r e ff a de nt o f勖 Ta ni e nt e mi ne -f rayi ng wo c l 6 f 3 t a s h e a d of r o c k r n h a n i c a n d t h e n 2 s u p e d nr c n d e m o f the C札啪 I mi n e ． I - Ro 3 也3 l ， g d , a t ei nmi n l n e n g i n e e rin g ￡un 1 r s l 竹 o f Sa nt i a g o de Chi l e ，wo r k e d s upe rin t e nd en t of m i ne pl a nn i ng a nd e u g i n e u r i ． g a t E ； Te n i ．mt c mi n e b e 抽 b d n g a p p o i mc d辄口 c r ． t e nd c n c of t he S o U出 mi ne G F l e m g r a d v t ed i n mi n g} n 0 ； n c 口i g f r o m the Un i v e r s i t y o f Studi o dc 刚c He ’ wc ． r ked 出 c p 胡 n g dc pA 帕 l ’ 1 ￡of 1’ 州 t rit e r mne be f o r e b e k a , a pc oi ． t e dt．oh R m p s ffi o a h c ,t 6 o f t h e G n c h ,_ n i c z I Gr 。 9 o f E Te a e n *． e ． 冀ef e t } n缁 ’ E mi o n e A． “ ． P6 r fi d o c u p r i f e o E 1 Tc n i e n t e ． Co mp lyf e Co d e J c o ． E l Te n l e e ,1 9 8 0 ． 2 Cb r d v a N． a n d B a 国L． E d 。a c 【 瑚 j r n wd o d e t p l o t a c i f r LHD e n M i n a El Te n i a t t P a p e r p r e n t ．- i l ∞l n s t i t u to d t l g e z de r os d e M a5 3 4 fl An nua l Coz t ve ndo 1 9 8 3 ． 3 Ba e z a I ．Ev a l umi 6 n E m1 e c n； 曲 a l t e ． r na d va I d e e x plot i 6 s F t t a Nl y e l 1‘ 吼 i 龃 e 4 ．哪M i na El Tm l e nt ．I V Si po s i o d l r n 2 s Uni v r dda d 如 Sm c a 曲 0 ，1 9 5 5 张小并译 自 I n s t i t u t i o n o f Mi n i n g A 4 3 A5 B。 于润仓投 {B妊矗 L a n d Fl o r e s G ， S i s t e ma d ei n f o t m a c i 6 n g e o me c S n i c a亡 n Mi ∞ E l Te n | t e ． A p l i c i 0 n C o m t a d o n a l a l a Mi n e r l a ． Un j v e s d a d d e Sa n e a g o de Ch ne 。I 9 8 4． 5 ． Di d y k L a n d B 4 L．Ge m c dm] c a e n M i n n Ei Te nle n t o ， , f i n a r a t * s ,S c mo ,4 0 - 41 ． Oc t ．I g S S - - Ma r c h 1 9 8 6 ， 1 3 ． 一6 ， Kv a p i l R- “a L[ Gc o r n l n e sl n c ． 巨i Te n i e n t emi n e c o n e e p a n d iS e s i gu i a p r ima r y o r e ． Te fl x t fi c Re i r t f o r Co a d∞- E l Te a i e a t ％ 一1 98 2 Da v y M c K*E v a I u 2 c ； t c ni c 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