上向水平分層充填采礦法的頂板管理

彭青生

（巴彥淖爾西部銅業有限公司， 內蒙古巴彥淖爾市 015000）

上向水平分層充填采礦法的頂板管理

彭青生

（巴彥淖爾西部銅業有限公司， 內蒙古巴彥淖爾市 015000）

內蒙獲各琦銅礦目前主要使用上向水平分層充填采礦法。在實踐中，發現采場頂板存在較多結構弱面，容易引發頂板冒落。針對采礦過程中出現的頂板問題，分析了其產生原因，并提出切實有效的解決措施。

上向分層充填采礦法；頂板管理；支護措施

1 開采技術條件

獲各琦銅礦的礦區構造總體走向為80°，傾向南，傾角65°～80°。礦區構造復雜，主要褶皺有獲各琦復向斜，由兩個倒轉向斜和一個隱伏背斜組成。礦床走向上最明顯的褶皺位于9～11線，呈“Z”字形，長約300m，寬約200m，屬緊閉褶皺，其南翼倒轉。CuⅠ、CuⅤ、CuⅥ礦體上盤和局部礦段下盤都存在破碎帶，破碎帶與礦體大致平行，與礦體的距離有近有遠，多數存在于礦體的接觸帶。破碎帶的巖石十分破碎，綠泥石化強烈，局部出現泥化現象，強度低。根據開采經驗，破碎帶的厚度越大和離礦體越近對礦體開采的影響越大。由于破碎帶的存在，在礦體開采過程中，原淺孔留礦采礦法采場出現嚴重的上盤圍巖垮塌，造成大量的損失貧化，作業安全系數低。

（1）銅礦體主要產于硅化石英巖、局部條帶石英巖中，其巖石堅硬，強度高，巖石穩固。局部出現破碎帶，強度降低，穩固性較差。

（2）礦體上盤圍巖為二云母石英片巖和黑云母石英片巖。硅化地段，比較穩固；未硅化或硅化弱的地段，有很多斷裂或破碎帶，次生構造、節理、劈理、裂隙發育，巖石十分破碎，松軟，綠泥石化強烈，遇水膨脹，極不穩固。

（3）下盤圍巖為千枚巖和黑云母石英片巖，巖體以千枚巖為主。硅化巖石較完整，堅硬，穩固性好。

整體上，礦體巖石屬堅硬～較堅硬巖類，巖石較完整。大部分屬穩固類型，局部不穩固。礦體上盤圍巖，硅化地段比較穩固，未硅化地段，巖石松軟，極不穩固。下盤圍巖，硅化段巖較堅硬，較穩固，若沒有硅化，則強度低，穩固性較差。在開采過程中上盤圍巖易產生塌落、冒頂。

2 礦塊尺寸及出現的問題

長沙礦山研究院根據采場地質條件綜合分析后，設計采用上向水平分層充填法，其礦房長42m，寬度為礦體厚度（10～40m）。礦房間留設8m厚的間柱。在實際開采過程中，根據國家規范要求，超過800m2留設點柱。點柱直徑不大于6m，間距15 m，盡量留設在廢石或品位較低地段，在安全作業的前提下，充填之前將點柱削小。

生產開采過程中，礦巖上、下盤圍巖破碎區域得到了很好的治理，但采場內局部出現如下問題：

（1）個別礦房礦巖剛剛揭露就沿著節理、裂隙交叉弱面出現脫落現象，脫落的礦巖塊大小不一，一般為2～4m；

（2）隨著礦房開采時間延長，揭露的礦巖沿結構弱面出現層狀脫落現象，所脫落的層狀礦巖隨著礦巖產狀不同，厚度也不同，一般脫落礦巖的長度5～6m，厚度1m左右；

（3）隨著上向分層采礦，每步回采都會使原巖應力改變其原有的分布狀態而產生新應力場，在采場頂板中部會產生應力集中。隨著時間的延長，頂板巖層將產生裂縫，裂縫延伸擴大導致頂板冒落。

3 采場頂板治理的措施

（1）推行強采、強出、強充?？s短采場礦巖采出的循環周期。根據現場調查統計，在50d范圍內，礦巖本身抗拉強度大于礦巖自重應力，不會出現脫落現象，對生產安全不構成較大的威脅。為此，加快采場的采礦、出礦、充填速度，可以有效地避免礦巖脫落的現象。

（2）通過分析地質資料，針對個別采場頂板巖體中存在的節理、裂隙交叉弱面，采用長錨索支護。長錨索一般為鋼絞線，其破斷力為23t／根，抗拉力18t／根。采用4m×4m的網度布置，錨索長度15 m，全長水泥砂漿錨固。實際應用表明，該方法可有效防止頂板的開裂。

（3）對個別采場層狀脫落現象，采用短錨索聯合錨桿的方式支護。短錨索選用長5m的鋼絞線，布設網度為4m×4m，端頭錨固，錨固端采用4卷Φ28×330mm樹脂藥卷。將錨索預緊力加到13 t／根左右。為提高頂板的安全系數，可在其空間內打2m錨桿，采用20cm螺紋鋼錨桿或管縫式錨桿，網度一般為800～1000mm。

采用以上3種措施以后，采場頂板得到了有效的控制。

4 結 語

充填法礦山頂板管理與礦山的生產安全息息相關，獲各琦銅礦頂板管理實踐表明，頂板的穩定性與開采造成的應力重新分布和巖石本身節理裂隙的發育有關，主要表現為隨著開采時間增長與暴露面積的加大，頂板巖石呈層狀掉落。對于采場頂板問題，可通過選取合理的礦房結構與參數，縮短采礦循環周期和及時進行有效的支護來解決。

［1］北京西蒙礦產勘查有限責任公司.內蒙古自治區烏拉特后旗霍各乞礦區一號礦床深部Cu多金屬詳查報告［R］.北京：北京西蒙礦產勘查有限責任公司，2007.

［2］長沙礦山研究院.巴彥淖爾西部銅業有限公司充填采礦工程技術改造項目可行性研究報告［R］.長沙：長沙礦山研究院，2010.

［3］于潤倉.采礦工程師手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2009.

［4］王 青，史維祥.采礦學［M］.北京：冶金工業出版社，2007.

［5］劉增輝.深部動壓巷道錨注加固技術研究與應用［J］.金屬礦山，2011（5）：49－52.

2011－12－15）

彭青生（1964－），河北遷安人，工程師，從事采礦技術及生產管理工作，Email：qing.sheng001＠163.com。