新型金屬支撐架支護技術在破碎礦體進路式回采中的應用

肖旭峰，馮 壹，陳 偉

(湖南黃金洞礦業有限責任公司， 湖南 岳陽市 410400)

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新型金屬支撐架支護技術在破碎礦體進路式回采中的應用

肖旭峰，馮 壹，陳 偉

(湖南黃金洞礦業有限責任公司， 湖南 岳陽市 410400)

黃金洞金礦楊山莊礦區202#脈采用上向進路水平分層干式充填采礦法開采，采場的原支護方式為木支架支護，該支護方式存在作業勞動強度大、支護效果不佳、木材消耗量大、支柱受壓折斷現象嚴重、井下環境污染嚴重等問題。為解決木支架支護方式存在的問題，引進湖南時代礦山機械制造有限責任公司開發的便攜式礦用新型金屬支撐架，該金屬支撐架承載能力大、操作簡單、回收方便、支撐效果好、對井下生產環境無污染，是一種較為理想的礦山井下支護材料。

上向進路水平分層采礦法；干式充填法；新型金屬支撐架；木支架

0 前 言

湖南黃金洞礦業有限責任公司是目前國內最大的高砷高硫難選礦山生產企業之一[1]。公司的楊山莊礦區主采礦脈為202#礦脈，礦脈平均厚度2.99 m，平均品位3.90 g/t，礦脈傾角61°～80°，平均72°，屬急傾斜薄礦體。該礦脈礦體與圍巖分界明顯，礦體上盤圍巖與礦體穩固性差，屬破碎型難采薄礦體[2-3]。隨著礦山開采不斷向深部發展，地壓增大、地質和圍巖條件逐漸惡化等問題凸顯，對采場的安全、環保提出了更高的要求，原來采用的木支護方式已經很難滿足安全生產的需要，尋求和探索一種價格低廉、效果好的支護方式已經迫在眉睫[4-6]。

1 采場支護現狀及存在的問題

目前礦區采用進路式上向水平分層干式充填采礦法對該破碎型薄礦體進行回采。在回采過程中，采用木支架對回采進路空區進行臨時地壓管理，由于礦體與圍巖均破碎，故對進路采空區進行密集木支護，木支架間距為0.5～1.0 m。原有的木支架支護方式存在如下問題：木材消耗量大、木材搬運困難、支護作業勞動強度大、木支柱斷裂頻繁、支護效果差、支護成本高、對井下作業環境污染大。

為了安全、經濟、高效、環保開采202#脈破碎型薄礦體，公司引進了湖南時代礦山機械制造有限責任公司開發的便攜式礦用新型金屬支撐架組件，現場應用取得了良好的支護效果。

2 便攜式礦用新型金屬支撐架組件

便攜式礦用新型金屬支撐架組件主要由支柱組件和橫梁組件構成。金屬支撐架兩立柱中心距1.8 m，通過支柱中間的雙頭左右旋T型縲紋調節絲桿，可對支柱支護高度進行調節，支撐架最小支護高度1.95 m，最大支護高度2.35 m。單組支撐架最大支撐載荷為8 t，可將多組支撐架組合使用，變單組支撐架的線性支護方式為立體型支護方式，從而增加支撐架的整體承載能力。

2.1 支柱組件

支柱組件由上支柱、下支柱和調節絲桿3部分構成。上下支柱組件最小長度之和為1.7 m，中間部分為雙頭左右旋T型縲紋調節絲桿，調節長度為400 mm，總重31.95 kg。支柱組件有關構件技術參數見表1，支柱組件結構見圖1。

圖1 支柱組件結構示意

2.2 橫梁組件

橫梁組件基本長度1.95 m，兩端為M30×2螺桿，可調節距離為150 mm，兩端各1件；橫梁組件最大長度2.25 m，總重59.47 kg。橫梁組件有關構件技術參數如表2，橫梁組件結構示意見圖2。

表2 橫梁組件有關構件技術參數

圖2 橫梁組件結構示意

3 礦用新型金屬支撐架支護方案

3.1 支護技術參數

支撐架沿進路空區連續布置。支護技術參數包括支撐架排距、支撐架支護高度和支撐架支撐寬度。支撐架支護高度1.95～2.35 m，支撐架支護寬度1.95～2.25 m，支撐架間距0.8～1.2 m，根據回采進路空區頂板巖層破碎情況，可以對回采進路空區的支撐架間距進行調整。

-20中段使用新型金屬支撐架支護方式采場的支護技術參數為：支撐架間距1 m、支護寬度2 m、支護高度為2 m，從支護現場看，支護效果較好。

3.2 支撐架架設及回收技術措施

3.2.1 支撐架架設技術

(1) 檢查組件及質量。在進行支護前，檢查好支護組件是否配備齊，工字鋼的規格是否符合要求，只有在符合規定的前提下才能進行操作。

(2) 平場與墊底。支護前必須對需支護位置進行浮石清理、底板平場，根據現場情況，可采用木料地腳或塊石對支柱進行墊底。

(3) 架設支架與頂幫壓實。在墊底基礎上架設支柱，再架設好橫梁，調節好高度和寬度，緊固支柱和橫梁，使支架上向與橫向均張緊受力后，在兩支架與頂部和幫壁空隙嵌入松木或雜木。

3.2.2 支撐架回收技術措施

(1) 檢查支架組件變形量。首先檢查支架組件變形量，對于已經變形嚴重無重復利用可能的支架，建議爆破前不回收。對于支架組件未變形或微量變形可修復的，再進入回收程序。

(2) 臨時支護措施。回收支架組件前，必須先采取臨時支護措施。在原支架上部橫排松木或雜木兩端下各橫撐一根松木，在松木下各采用松木打孔，確保回收支架時頂板不冒落。

(3) 回收支架組件。首先將兩支柱絲桿和橫梁兩端調節螺絲擰松，使支架與頂幫壁分離，再取下橫梁，最后回收立柱。

4 新型支撐架支護方式與木支架支護方式比較

(1) 木支架支護方屬于被動支護，初撐力小，頂板來壓時，支護折斷現象嚴重，支護效果不佳；新型金屬支撐架支護方案屬于主動支護，初撐力大，頂板來壓時，支架一般不會出現受壓變形現象，支護效果好，作業環境安全可靠。

(2) 木支架支護方案的木材消耗量大，支護成本高；使用新型金屬支撐架支護方案，支撐架組件一次投入，循環使用，必要時，進行適量補充即可，支護成本低。

(3) 木支架支護方案操作復雜；新型金屬支撐架支護方案操作簡單方便。

(4) 木支柱承壓能力小，可回收率低；新型金屬支撐架承壓能力大，可多次回收使用。

(5) 木支柱不能伸縮，而新型金屬支撐架可以適當進行伸縮調節，適應高度范圍更廣。

(6) 木支架不能防火，容易腐朽，安全性低，對井下作業環境污染較大；新型金屬支撐架防火，對作業環境無污染，安全性能好。

(7) 木支架支護方案，噸礦支護成本約26.5元/t；新型金屬支撐架支護方案，噸礦支護成本約16元/t。

[1]馮 壹,劉方求,鄭劍洪.難采厚大破碎礦體采礦方法試驗研究[J].采礦技術,2011(06):9-10,29.

[2]吳根替,胡 磊,谷新建,等.黃金洞礦區老窿殘礦回采技術研究[J].國土資源導刊,2007(02):32-34.

[3]肖旭峰,陳 維,鄭劍洪.全尾砂似膏體充填參數優化及設備優選研究[J].采礦技術,2014(01):69-71.

[4]蔣宗旋,蘇 環,黃永慶.充填體內巷道掘進預支護方案優化選擇[J].采礦技術,2015(03):57-59,95.

[5]張桂暄.干式充填采礦工藝若干技術問題探討[J].黃金科學技術,2004(01):8-12.

[6]馬生徽,王文杰,馬雄忠.深部高硫破碎礦巖巷聯合錨桿支護技術研究[J].采礦技術,2015(05):23-26.(收稿日期：2015-12-10)

肖旭峰(1969-)，男，湖南衡陽人，工程師，主要從事金屬礦采礦技術研究和頂板加固技術研究，Email:365072057@qq.com。