云南大紅山I#銅礦體回采頂幫板管理方案研究

顧偉

【摘 要】云南大紅山礦I#銅礦體產(chǎn)狀復(fù)雜，開采條件受礦體產(chǎn)狀影響較大。采礦方法采用無(wú)軌機(jī)械化點(diǎn)柱上向水平分層充填采礦法。分段高度為20 m，分層高度為4 m，分層回采結(jié)束后充填，充填先用尾砂墊底，上層采用0.5 m的膠結(jié)充填作為下一分層回采出礦的工作平面。由于礦體呈多層條帶狀，單層厚度小，層間圍巖穩(wěn)定性差，節(jié)理裂隙發(fā)育，因此回采時(shí)經(jīng)常遇到冒頂片幫事故。文章針對(duì)云南大紅山礦I#銅礦體回采爆破方案和支護(hù)方案進(jìn)行優(yōu)化，減少頂板暴露面積和高度，降低點(diǎn)柱支撐壓力，保證其回采作業(yè)的安全性。

【關(guān)鍵詞】上向水平分層充填；點(diǎn)柱；光面爆破；預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)

【中圖分類號(hào)】TD32 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）07-0142-02

1 工程概況

I#銅深部礦體呈緩傾斜～傾斜多層產(chǎn)出，礦體主要為中厚至厚礦體，夾層厚度從幾米到幾十米不等。礦體傾角一般在20°～40°；礦圍巖穩(wěn)固。礦體埋深一般在0～950 m。在礦體西翼有曼崗河、礦體上盤有淺部熔巖鐵礦體及露天采場(chǎng)需要保護(hù)，采用了無(wú)軌機(jī)械化的點(diǎn)柱式上向水平分層充填法進(jìn)行開采。分層高度為4 m，采用掘進(jìn)臺(tái)車打眼，3～4 m3柴油（或電動(dòng)）鏟運(yùn)機(jī)配20 t卡車出礦；分層回采結(jié)束后及時(shí)充填，分層用廢石和分級(jí)尾砂充填底層，上層的0.5 m面層采用膠結(jié)充填，灰砂比為1∶4。

I#銅淺部采礦工程根據(jù)礦體的不同厚度，分別采用無(wú)軌機(jī)械化設(shè)備開采的房柱法、分段空?qǐng)龇ǎ糠值囟伍_采后用廢石充填。采礦方法示意圖如圖1所示。

采礦方法受礦體產(chǎn)狀和地質(zhì)條件限制，點(diǎn)柱式機(jī)械化上向水平分層采礦法回采工藝簡(jiǎn)單、成本高、效率低，但仍然是目前條件下最為合理的采礦方法。

2 存在問題

該礦體圍巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖層層理明顯，在回采較厚礦層時(shí)沿傾向跨度較大，總體暴露面積超過200 m2，暴露面積較大。分層回采時(shí)由于巖層裂隙影響，分層回采梯段高度大多超過4 m。頂板支護(hù)存在錨桿支護(hù)效果不明顯的問題。分層回采時(shí)光面爆破效果較差，頂幫板浮石清找任務(wù)量較大。經(jīng)常發(fā)生頂幫板浮石或大面積圍巖冒落。預(yù)留點(diǎn)柱在圍巖應(yīng)力釋放后出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 頂板暴露面積控制

（1）若減小盤區(qū)沿走向長(zhǎng)度為40 m，其相應(yīng)增加20%的穿脈切巷采切工程量，總采切工程量增加10%以上。采切工程量增加太大，經(jīng)濟(jì)效益降低，此方案不宜采用。

（2）增加點(diǎn)柱尺寸，遇到品位低的礦石可以適當(dāng)增加點(diǎn)柱尺寸，以減少頂板暴露面積。由于巖層層狀和節(jié)理發(fā)育明顯，孤立點(diǎn)柱較高時(shí)容易發(fā)生滑動(dòng)破壞，所以盡量避免孤立點(diǎn)柱的出現(xiàn)。必要時(shí)應(yīng)放棄部分礦石。

（3）礦巖交界面，尤其是礦體上盤礦巖交界面穩(wěn)固性較差，可以適當(dāng)超挖，并加快回采速度，盡量避免上盤穩(wěn)固性差的圍巖垮落風(fēng)險(xiǎn)。

（4）盤區(qū)內(nèi)，當(dāng)沿走向跨度較大時(shí)，嚴(yán)格控制垂直礦體走向方向的頂板跨度，該跨度越大，越容易發(fā)生巖層滑動(dòng)。也就是說(shuō)，一個(gè)方向上跨度越小，整體就越穩(wěn)定，應(yīng)盡量避免兩個(gè)方向上跨度的同時(shí)加大。

3.2 嚴(yán)控梯段高度

由于礦體傾角較緩，巖層層理發(fā)育，因此在一定的暴露面積條件下，梯段高度越高，頂幫板穩(wěn)固性就越差。巖層易產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，導(dǎo)致大面積垮幫。所以，要嚴(yán)格控制梯段高度，采場(chǎng)回采時(shí)周邊眼裝藥量要嚴(yán)格控制，鑿巖角度在垂直傾向上要盡量避免上傾和超挖。

在本分層回采完成時(shí)，應(yīng)結(jié)合下一分層礦體變化和回采設(shè)計(jì)合理確定頂板高度及充填高度。切巷高度應(yīng)在充填高度1 m以上，便于回采。但是應(yīng)控制下一分層不回采圍巖頂板高度和充填高度一致，使其在下一分層回采時(shí)落在充填體上具有一定支撐能力，減小點(diǎn)柱支撐壓力。

3.3 加強(qiáng)頂幫板分級(jí)管理，適當(dāng)加強(qiáng)支護(hù)

根據(jù)采場(chǎng)地質(zhì)條件和工程情況，合理確定頂幫板管理等級(jí)。由于I#銅礦體巖層節(jié)理發(fā)育，采用預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)效果更佳，錨桿方向上應(yīng)垂直巖層面或沿圍巖主應(yīng)力方向，避免發(fā)生錨桿剪切破壞。

3.4 加強(qiáng)光面爆破管理

周邊眼孔距必須小于周邊眼落礦厚度，才能具有更好的光爆效果。在巖體條件較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低周邊眼孔距和單孔裝藥量。在鉆孔垂直礦體走向時(shí)效果更為明顯。經(jīng)加強(qiáng)光面爆破管理后，采場(chǎng)頂板光面爆破效果如圖2所示。

3.5 建立光面爆破標(biāo)準(zhǔn)

（1）殘留炮孔痕跡在開挖輪廓面上均勻分布。眼痕率符合規(guī)定要求。

（2）巷道超挖尺寸不大于200 mm。

（3）巷道周邊不應(yīng)欠挖。

（4）巖面平整，孔壁不應(yīng)有明顯的爆震裂隙。

（5）眼痕率不小于60%。

4 防治效果與結(jié)論

4.1 防治效果

通過采用減小超挖、縮短點(diǎn)柱間距、嚴(yán)控分層梯段高度及減小頂板暴露面積等措施，發(fā)現(xiàn)頂板浮石及垮落頻率并沒有明顯減少。但是壁片幫的頻率明顯減少，點(diǎn)柱破壞率略有降低。在加強(qiáng)錨桿支護(hù)，采用預(yù)應(yīng)力錨桿的情況下，頂板大面積開裂，并逐漸破壞垮落的情況有明顯減少。通過加強(qiáng)光面爆破管理，頂板的浮石有明顯減少，圍巖保護(hù)效果非常明顯。

4.2 結(jié)論

在該礦體地質(zhì)條件及點(diǎn)柱法上向水平分層采礦法開采條件及礦房尺寸條件下，為了減少頂幫板冒頂片幫事故發(fā)生，采用光面爆破并加強(qiáng)監(jiān)督管理措施后，效果較為明顯，可以長(zhǎng)期維持頂幫板浮石減少。同時(shí)，在工程擾動(dòng)較小的情況下，預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)層狀發(fā)育巖體防治裂隙擴(kuò)大且破壞效果明顯。減小頂板暴露面積對(duì)大面積冒頂及局部圍巖破壞均有一定的改善效果。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]馬國(guó)棟.基于切克蘭德方法論的礦山地質(zhì)管理分析[J].包鋼科技，2017，43（S1）：54-58.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]