淌塘銅礦六中段2號礦體支護技術研究

盧海澤，王 毅，梅社華，趙紅良，李雙龍

（1.靖西縣錳礦有限責任公司， 廣西 靖西縣 533803；2.會東鑫聯礦業有限責任公司，四川 會東縣 615200）

隨著地下礦山向深部開采和巷道的延伸開挖，巖體原有應力平衡改變，引起地應力重新分布，使巖體均不同程度產生了變形、開裂、局部剝落，甚至冒頂、垮塌。多數礦山采場支護和礦柱均不同程度地發生變形和破壞，開拓采準巷道、斜坡道出現底鼓、冒落、片幫、乃至垮塌等現象，對于地下礦山開采而言，保證巷道開挖與支護穩定是礦山安全開采的前提。

1 礦山概況

淌塘銅礦于2006年8月建成投產，設計生產能力為1500t／d，現已達產。礦山銅礦石資源儲量427萬t，平均品位0.65%。礦體走向總體北10°東，傾向北東，陡傾，傾角為65°～85°，厚度為1～40 m。已控制礦體走向長620m，傾向延伸300m。淌塘銅礦擁有完整的開拓、提升、運輸、通風、供電、供水、供風、排水系統和選礦生產系統，生活、輔助設施完備。該礦共建有6個中段，四中段以上礦體開采已接近收尾，目前主要開采五中段（2385m水平），六中段（2335m水平）為持續接替中段。

根據礦山礦量統計數據、礦山開采計劃及礦山實際顯示，六中段2號礦體的建設進度直接關系到2012年度生產任務的完成，是自礦山建設以來最大的一個礦體，地質儲量約為30萬t，地質品位約為0.8%。礦山深部延伸接替工程約于2014年底建設完成，六中段2號礦體的服務年限直接關系到2014年底礦山是否能順利接替。

六中段2號礦體礦巖主要由凝灰質千枚巖、炭質絹云千枚巖和結晶灰巖透鏡體組成，結構復雜。含礦層及其頂底板圍巖巖石質量指標低，巖石風化強烈，以層狀巖類為主，巖體完整程度差。頂底板圍巖直接充水，使巖體失穩的工程地質問題發育較多，坑道片幫、冒頂等變形較多，礦體周邊及其內部含有多條破碎斷層。礦巖物理性質為：炭質凝灰質千枚巖類抗壓強度為21.2～75.1MP a，軟化系數0.43～0.72，硬度系數f＝1～5；凝灰質千枚巖類抗壓強度為31.7 MP a，軟化系數0.52；根據地質隊實地測量，坑道礦渣堆積安息角為25°～40°。

2 支護方法的選擇

2.12 號礦體開拓巷道

六中段2號礦體礦巖破碎、穩固性差（f＝1～5），區域涌水量大，通過經濟、技術比較，最終底部結構采用分段崩落法漏斗受礦、小裝巖機出礦的有底部結構，裝礦道斷面規格為2.4m×2.8m，出礦進路斷面規格為2.7m×2.8m，斗頸規格為2m×2 m×2m，底部結構總工程量約為760m。根據2號礦體施工進度表計算，底部采準工程和各分段鑿巖時間折合約1.5a，各分段打眼和裝藥時間總約0.7 a，出礦時間約1.7a，要使工程順利掘進和延長坑道服務年限，選擇合理的支護方式是關鍵。

2.2 支護方法選擇

結合礦山實踐經驗，初步選擇5種支護方式，見表1。

結合2號礦體地質特征，由于錨噴支護中受力錨桿長度受到限制，很難支撐較大的壓力，故排除。根據礦山實踐經驗，木支護、鋼支護和混凝土澆灌不能支撐較大地壓，且由類似采場經驗得知，木支護服務年限為1.2a，鋼支護服務年限為2.2a，混凝土澆灌服務年限為3a，鋼筋混凝土澆灌服務年限為4a以上，而六中段2號礦體從采場建設到閉坑的服務年限為3.9a，故初步選擇鋼筋混凝土澆灌。

表1 5種支護方式優缺點對比

六中段2號礦體底部采準工程約為760m。若采用木支護，木支架間距0.2m，即完成支護需3800架，按7.5m／架計算，需木材332.05m3，木支護成本為332.05m3×1575.24元／m3＝523058元。由木支護服務年限和采場出礦進度表得知，出礦總量為15000t，生產單位銅金屬成本為24000元，按市場價50000元／t計算，即最終產生經濟價值為15000t×0.76%×（50000元／t－23000元／t）－523058元＝2554942元。

若采用鋼支護，鋼支架間距0.3m，即完成支護需鋼材2533架，得鋼支護成本為2533架×2689.83元／架＝6813339.39元。由鋼支護服務年限和采場出礦進度表得知，出礦總量為20000t，生產單位銅金屬成本為23000元，按市場價50000元／t計算，即產生經濟價值為20000t×0.76%×（50000元／t－23000元／t）－6813339.39元＝－2709339.39元。

若采用混凝土澆灌，混凝土澆灌斷面為2.2 m2，得知混凝土澆灌成本為2.2 m2×760 m×859.22元／m3＝1436615.84元。由混凝土澆灌服務年限和采場出礦進度表得知，出礦總量為164000t，生產單位銅金屬成本為23000元，按市場價50000元／t計算，即產生經濟價值為164000t×0.76%×（50000 元／t－23000 元／t）－1436615.84元 ＝32216184.16元。

若采用鋼筋混凝土澆灌，混凝土澆灌斷面為2.2 m2，得知澆灌成本為2.2m2×760m×1900元／m3＝3176800元。由鋼筋混凝土澆灌服務年限和采場出礦進度表得知，出礦總量為240000t，生產單位銅金屬成本為23000元，按市場價50000元／t計算，即產生經濟價值為240000t×0.76%×（50000元／t－23000元／t）－3176800元＝46071200元。

通過上述經濟比較，選擇鋼筋混凝土澆灌。但由于礦巖破碎、穩固性差、涌水量大和地壓大，在掘進過程中，若不及時支護，工程將面臨著跨方甚至坍塌，若采用鋼筋混凝土一次澆灌，由于施工復雜和工序多，導致工程施工進度過慢，最終造成2號礦體不能順利接替，因此必然需要臨時支護。基于采準時間較長和木支護服務年限短的特點，臨時支護采用鋼支護，在鋼筋混凝土澆灌前期，可根據地壓情況給予鋼支架回收，經整形后復用，以降低支護成本。

綜上所述，最終采取的支護方式為鋼支護＋鋼筋混凝土澆灌。

3 支護方案的設計

3.1 鋼支護

采用12＃礦用工字鋼制成梯形支架，梁腿連接牢固可靠，安裝、拆卸方便。為了防止棚腿受壓陷入底板，在其下端焊一墊板或加墊木。在鋼筋混凝土澆灌過程中，在地壓不太大的情況下回收，經整形后復用，從而降低支護成本；在壓力大的地段，鋼支護明顯變形變彎的地方，不拆卸而用于提高鋼筋混凝土支護的質量。

3.2 鋼筋混凝土支護

澆灌厚度300mm，主、副筋均選用20＃螺紋鋼，混凝土保護層50mm，基座厚度和寬度分別為300 mm和500mm，主筋端部彎鉤長度320mm，混凝土采用32.5MP a水泥、中砂（永郎河沙）、＜16mm石子和水，嚴格按照0.53∶0.348∶0.845∶0.22的比例制成C 30的混凝土強度。在不影響運輸條件下，澆灌斷面可根據工程地質情況適當調整，鋼筋混凝土澆灌如圖1所示。

3.3 施工注意事項

一般情況下，采用短鉆進行鑿巖，在非常破碎的地方采用人工挖掘的施工方式。在進行鋼支護過程中，值班隊長須現場監督指導；遇到巖石較破碎且涌水較大地段，至少兩名值班隊長現場監督指導，防止在支護過程中事故的發生，若有大量泥石流出現，停止全部作業，待涌水變小或消失后再商定下一步施工方案；在鋼筋混凝土支護過程中，臨時支護是否拆卸將由監質隊結合現場情況定奪，能拆卸的地方由值班隊長現場監督工人進行拆卸。

圖1 鋼筋混凝土澆灌示意

4 結 論

結合2號礦體地質特征，在對支護方法進行經濟比較后，選取鋼支護＋鋼筋混凝土澆灌的方式支護2號礦體開拓巷道。并對支護方案進行了設計，并提出了施工中的注意事項。

淌塘銅礦六中段2號礦體底部結構采用鋼筋混凝土澆灌，最大限度降低了礦石的損失率和貧化率，為2014年底礦山順利接替提供了有利的資源保障。

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