露天轉地下回采巷道支護形式的選擇*

魏大恩

(攀枝花學院 資源與環境工程學院， 四川 攀枝花市 617000)

露天轉地下回采巷道支護形式的選擇*

魏大恩

(攀枝花學院 資源與環境工程學院， 四川 攀枝花市 617000)

尖山鐵礦屬于露天轉地下開采礦山，回采巷道位于礦石節理裂隙較為發育的地段，為確保生產安全和回采設備出入采場，對掘進回采巷道可能存在的問題進行了分析，在此基礎上，采用了局部錨桿加大面積素噴混凝土方式對該巷道進行支護。該支護方式，可以保證生產安全，降低采掘成本，提高回采效率。

露天轉地下；回采巷道；聯合支護

為了保持地下巷道的穩定性，使其在服務年限內有效使用，首先需要防止圍巖發生變形或垮落，因此，掘進后一般都要進行支護。

蘭尖鐵礦掛幫礦地下開采試生產階段，其回采巷道采用局部錨桿加大面積素噴混凝土方式進行支護。其基于新奧法的聯合支護理論[1]，采用“先挖后讓，先柔后剛，柔讓適度，穩定支護”的原則進行巷道支護。

1 礦山基本情況

蘭尖鐵礦為露天轉地下開采礦山，采用無底柱分段崩落法回采[2]，階段高度100 m，分段高度20 m，進路間距18 m，落頂進路間距36 m。其地下開采初步設計的對象為Ⅷ、Ⅶ、Ⅵ、Ⅴ四個礦帶，礦帶內礦體與夾層呈互層狀產出。礦體近東西走向，傾向北，傾角50°～60°，以單斜層狀、似層狀及透鏡狀產出。Ⅷ礦帶礦石最多、品位最高、規模最大；Ⅵ 礦帶的規模較大，但品位中等；Ⅴ、Ⅶ礦帶雖然規模不小，但整體品位偏低，主要為貧礦。礦體內的夾石含量一般較低。

2 巷道布置

尖山礦區試生產階段，主要回采作業區為1360分段沿脈(穿脈)回采進路、1340分段沿脈(穿脈)回采進路，主要的運輸通道為1320分段水平運輸巷道、1300分段水平運輸巷道和采區斜坡道。

尖山1360分段屬于掛幫礦(原露天開采邊坡內的殘留礦石)開采，該分段根據礦帶分布情況設計了7條沿脈回采進路、8條穿脈回采進路，現以該礦1360分段礦體上盤1#穿脈回采進路為例，介紹回采巷道支護形式的選擇依據。

3 局部工程地質

尖山礦區內斷裂構造皆為成礦后斷層，主要有北北東向、北東向、 南北向、東西向4組，它們對礦體產生不同程度的影響。北北東向的F318斷層和南北向的 F303、F304、F309、F316、F317斷層對礦體破壞較大, F310、F311、F312斷層對礦體破壞影響較小[3]。

礦區近地表面主要為弱風化帶，垂直向上揭露深度為12.60～177.20 m，該帶裂隙發育或較為發育，偶有鐵質浸染，巖體主要為鑲嵌或塊狀結構，穩固性較好，質量中等或良好。弱風化帶部分地段可能會出現掉塊現象，對礦床的開采有一定的影響，但不會出現崩幫或垮塌等不利現象。

微風化帶節理裂隙較發育或不發育，52%～81%的巖體結構為塊狀結構，巖石較為新鮮。巖體質量等級好，巖體質量良，圍巖穩固性好，微風化帶的巖石對礦山開采不構成影響。在弱風化帶和微風化帶鉆進時均未發生掉塊及卡鉆問題。

1360分段1#穿脈回采進路橫穿Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ三大礦帶，礦石分別有Fe2、Fe3、Fe4，夾石主要為中粗粒輝長巖ω1、ω2及細粒輝長巖ω6。輝長巖體節理發育，與礦區斷層產狀及后期巖脈分布一致。

4 支護方式選擇

地下開采采用阿特拉斯.柯普柯公司Boomer 281掘進臺車掘進回采巷道，Cop1838ME鑿巖機鑿巖，TORO1400E電動鏟運機出礦[4]。為滿足大型無軌設備在回采巷道內移動，巷道斷面較大，斷面面積達15.68～16.70 m2，巷道斷面尺寸(寬×高)4.7 m×3.9 m，巷道斷面凈尺寸(寬×高)4.5 m×3.8 m，采用三心拱形式[5]，巷道壁高2.3 m，風水管懸掛設計高度為2.0 m。巷道斷面如圖1所示。

圖1 1360分段平巷斷面

1360分段1#穿脈回采進路主要用于鑿巖設備穿孔作業和爆破落礦及電動鏟運機出、入鏟裝礦石。

在1360分段掘進的穿脈回采進路和沿脈巷道，處于局部工程地質條件較差的地段，礦巖節理、裂隙較為發育，在呈豆腐塊狀的輝長巖體中掘進巷道容易發生冒頂事故，不易成巷；即便能夠成巷，也易發生大面積冒落，使回采巷道頂板抬高，導致回采鑿巖、裝藥困難，使出礦巷道難以保持通暢。為此，礦山在成巷后采用錨桿進行主動支護，使這些節理、裂隙較為發育的輝長巖塊形成一個較為穩定的整體，能夠在較長時間內不至于發生冒落，以發揮錨桿支護的組合、懸吊作用[6]。錨桿支護成為該礦在此地質條件下大斷面成巷后的主要選擇。

此外，該巷道屬生產巷道，需進行穿孔作業，只宜在容易發生冒落的部位采用錨桿支護，且支護密度和錨桿直徑不宜過大，滿足鑿巖、爆破即可，否則會導致鑿巖鉆頭消耗過大、穿孔成本大幅提高和鑿巖臺車使用壽命嚴重縮短。

該巷道雖屬采準巷道，但隨著采場的落礦退采，該巷道逐段報廢，其壽命與該礦塊的備采儲量保有期大體相同[7]。因此，除工程地質條件較差的局部區域和爆破震塌的部分地段外，這些回采巷道選用成本較低、施工簡便的大面積素噴混凝土進行支護。

綜上，該礦回采巷道確定采用局部錨桿結合面積素噴混凝土方式進行簡單支護。

5 支護效果評價

該礦根據國家有關規范[8]，利用錨桿與圍巖共同作用原理，對1360分段圍巖條件較差地段的穿脈回采進路等采用局部錨桿，施工簡單，施工速度快，成本低，確保了回采作業的安全。

采用大面積素噴混凝土方式對回采進路進行支護，緊隨成巷工作面施工，施工不需要模板，節約了大量支護材料，支護效果不遜于其它支護形式，契合了回采巷道存續時間短、必須確保回采作業安全兩大特點，具有極強的針對性，支護方案在現場實施后，取得了很好的支護效果。

采用局部錨桿和大面積素噴混凝土的聯合支護方式，既確保了回采作業的安全，又保證了回采巷道斷面規格，使回采設備可以順暢出入，大幅度減少了棚、架支護方式的維護工作，降低了回采成本。

6 總 結

回采進路采用局部錨桿和大面積素噴混凝土支護方式很好的達到了支護目的，但其仍存在不足。一是回采鑿巖時，錨桿損傷鑿巖機鉆頭的情況時有發生，增加了炮孔穿鑿成本；二是回采巷道大部分區域采用簡單的素噴混凝土支護，承壓強度有限，前排炮孔爆破時，導致后面一定范圍內的噴層裂口、脫落，甚至直接導致大面積頂板冒落，影響鏟運機出礦作業安全。施工中往往采用二次噴射混凝土的方式來解決，既不長時間地影響生產進度，又確保了作業過程中的安全，可較用的發揮噴射混凝土支護的優點。

[1]何滿潮.軟巖巷道工程概論[M].徐州：中國礦業大學出版社，1993.

[2]王秀遠.無底柱分段崩落法在尖山鐵礦露天轉地下開采中的應用[C]//魯冀晉瓊粵川遼七省金屬(冶金)學會第十九屆礦山學術交流會論文集(采礦技術卷).桂林：中國地質學會，2012.

[3]文青龍,等.孔底起爆技術在上向扇形深孔爆破中的應用與研究[D].昆明：昆明理工大學，2015

[4]張正明，黃興益.無底柱分段崩落法設備配套選型[J].昆明：有色金屬設計，2012,39(4):1-6

[5]趙興東，于慶磊，等.井巷工程(第2版)[M].北京：冶金工業出版社,2014.

[6]徐干成，鄭穎人,喬春生,等.地下工程支護結構與設計[M].北京:中國水利水電出版社，2013.

[7]解世俊.金屬礦床地下開采(第2版)[M].北京：冶金工業出版社，2011.

[8]GB 50086-2015.巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范[S].

2016年度四川礦產資源研究中心項目(SCKCZY2016-ZC04).