采场支护技术总结1[材料]_采场联合支护技术

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***采场支护实践

摘要：本文就***650m首采中段采场矿岩不稳定的实际情况而采用长锚索、锚网、钢拱架和注浆的联合支护技术进行总结，并对今后矿山采场支护技术提出作者的意见。关健词：长锚索；钢拱架；注浆；采场联合支护技术；*** 前 言

***位于新疆北部阿勒泰地区的哈巴河县境内，是一个20世纪80年代探明的铜锌矿体，1998年国土资源部批准B+C+D级铜金属量91.95万t，平均品位2.43×10-2，锌金属量40.83万t，平均品位1.08×10-2，伴生黄金18067kg，白银1174t。它是国内近期探明的一个富铜多金属矿床，除交通条件(距乌鲁木齐市721km，距奎屯火车站505km)较差之外，其它供水、供电等条件均比较方便；但它也是一个铜锌混合型矿床，其分选技术要求较高，所以又属于难选型金属矿床。

我国自20世纪80年代改革开放以来经济建设一路攀升，故而对铜、铅、锌等有色金属需求急速增加，铜价也大幅飙升，自1994年以来开始便有多家企业和政府部门对开发***产生很大兴趣，或达成初步协议，或成立领导小组，或组织股份公司，但由于股东变更频繁，资金迟迟未到位以及国家机构改革等原因，致使该项目几上几下，始终未能进入实质性建设阶段。2002年初，紫金矿业股份有限公司介入该铜矿开发并控股，并于同年4月开工建设，真抓实干、大干快上，经过短短的两年半时间，便达到要求并实现了试投产，2005年采选矿石达71万t。至2005年年末，累计投资4.83亿元，矿山一期工程已基本建成，成为我国矿山生产能力较大，建设速度最快的矿山之一。地质概述

矿区位于北疆阿尔泰山西段南缘低山丘陵区，绝对高度850～950m，地形丘状起伏，北高南低，相对高差50～200m。

该矿床属于火山喷发-沉积成因的黄铁矿型铜、锌多金属矿床。矿区所处区域地质时期构造和岩浆活动强烈，地层以泥盆系和石炭系为主；矿区初步划定9个矿化蚀变带，I号蚀变带为矿区最主要的蚀变带，I号铜矿床即赋存于其中；I号铜矿床由2个矿体组成，并以I号矿体为主，其铜金属量占矿床总储量的97.43％，是矿床中的主要工业矿体；矿体形态严格受地层及向斜构造控制，与地层同步褶皱，为一东翼倒转，向北倾伏的紧密向斜；其横断面呈“鱼钩”状，水平断面为“镰刀”状；矿体总体南北向展布，走向长853m，埋深18～930m，倾角45～75°，水平厚度20～45m，最大厚度大于80m；矿石工业类型有铜硫矿石、铜锌硫矿石、锌矿石和硫铁矿矿石4种，除后者外，其余3种矿石很难分采；矿区水文地质条件简单；矿石坚固性系数f ＝10～15，围岩f ＝6～10，矿石密度3.95t/m3，围岩密度2.65 t/m3，矿岩松散性系数在1.5～1.65之间。

***床I号矿体平均厚度35m，矿量多集中在400～600m之间，矿体从上盘到下盘依次为黄铁矿（S）→单铜矿（CuS）→铜锌矿（ZnCu）。因地处偏僻，道路较远，没有销路的黄铁矿暂时不开采之外，它是采场的直接上盘，也包括上盘围岩为凝灰岩，下盘围岩是玄武岩。矿体的围岩特点是上部（800m以上）与下部（650m以下）较稳固，而中间由于构造褶皱与节理发育，稳固性较差。3 采场地质情况及垮塌原因分析

3.1 采场采矿情况

650m中段为***首采中段,采用中深孔分段空场嗣后充填采矿法，其采矿顺序为从南到北隔3采1。2005年1月开始回采650m中段1＃矿房，该采场在回采1个月时间内，所布中深孔全部爆破结束并出完矿石后采场即自700m中段上盘垮落，垮落的矿岩充满了整个采空区，导致无法充填；2005年3月开始回采650m中段5＃矿房，该矿房也回采一个月后，仅采至667m分段第八排时，700m中段上盘围岩垮落并且充满整个已采空区；之后，该中段回采了9＃和13＃采场，在回采过程中在700m上盘矿岩均有不同程度的冒落，但因这2个采场的矿岩相对稳固而没有垮落；7月16日开始回采650m中段21＃矿房，10月20日回采到667m分段第13排中深孔时，700m中段上盘矿岩垮落充满了整个已采空区，破坏波及上盘回风巷。几个采场的垮塌，严重地威胁作业人员的安全，同时也影响了采场的采矿工作的进一步进行，以上几个采场回采前均从700m中段上盘往下打长锚索对采场上盘围岩进行支护，但因矿岩均呈碎裂状，长锚索作用不大。3.2 采场地质情况及垮塌原因分析

650m中段是***上采区的主要采矿中段，该中段高度为50 m，中间有667m和684m两个分段，上面有700m回风水平。该中段矿岩均极不稳固，矿体下盘为片状玄武岩，上盘围岩主要有硅化、绢云母化凝灰岩，绿泥石化、绢云母化凝灰岩和侵入岩次英安斑岩等，而硅化、绢云母化凝灰岩在3＃勘探线以南，为矿体的直接顶板围岩。该围岩具浸染状黄铁矿化，片理发育，且遭小节理切割，稳定性较差；次英安斑岩是3＃勘探线以北矿体上盘的直接围岩，虽然块状构造并较坚硬，但节理也发育，表现为碎块状产出并稳定性很差。此外，733m水平有一条构造蚀变破碎带盖帽式穿过矿体，该破碎带沿矿体走向展布，宽度在5～30 m之间，倾角在45°～50°左右，岩石多呈棱角状、碎裂状，同时发育有一系列压性结构面，结构面纵横分布，岩体力学性质极差。这导致了上盘整体围岩呈现极不稳固状态。因该中段采场的采矿方法为分段空场嗣后充填采矿法，每次爆破药量均在1000kg以上，中深孔爆破产生的冲击波和地震波对本来不稳固围岩的破坏性也较大，促使本来破碎的矿岩更不稳固，加上部分采场上盘矿岩倾角只有60°左右，矿体采空后，上覆岩层失去支撑，导致上盘矿岩整体冒落而充满已采空区。支护方式与支护措施

4.1 支护方式与作用机理

根据以上原因分析，原采用长锚索支护无法对破碎的上盘围岩起到支护作用，长锚索只能对围岩整体性较好但层理发育的围岩起到较好的支护效果。经***采矿技术人员和外协单位的共同反复研究，决定采取高压注浆措施或锚网支护措施将破碎的围岩加固而形成整体后，再进行长锚索支护。锚注加固(高压注浆)是一种理想的改善软弱围岩承载性能的技术措施。锚注加固围岩是利用空心锚杆兼作注浆管(简称注浆锚杆)，注浆锚杆前段是带若干个射浆孔的注浆段，后段是锚固段。松动和裂隙发育的围岩经过锚杆注浆加固后围岩强度等力学性能得到提高和改善，使破裂结构的围岩胶结成拱形连续体加固圈，同时注浆锚杆又起到悬吊、挤压、楔固组合拱等作用，防止围岩松动范围进一步扩展，使围岩形成整体。而锚网支护是使碎块不脱离母体而保持围岩的整体性。4.2 具体支护措施

4.2.1

700m中段采场上盘围岩接触带支护

该部分围岩接触带是采场发生大冒落的区域，需要重点支护。以矿体边界线为中心，采场上盘围岩和矿体内各支护10m（如果矿体也极破碎，则支护范围扩大到整个矿体），采用扇形长锚索支护形式。这种支护有利于矿岩在受力后发生挤压形成自承拱，提高矿岩的自承 2 能力。长锚索孔深16m，孔径60～65mm，排距1.5m，每排3根，锚索孔外留2m。锚索安装完毕后，用锚网将锚索安装范围进行整体支护，并支Φ22支拱架，当锚索穿出支拱架外并用钢丝绳卡将锚索紧锁在支拱架上，最后进行喷砼支护，使之形成整体。如果围岩极破碎，在支护范围内，用高压注浆机安装3m长的注浆锚杆进行注水泥浆支护。锚索为26～32mm去油钢丝绳或钢绞索。(附图1)

17#采场锚索支护剖面图***01 ***1竖直长锚索排面90°14m75°14m6247°14m°12m3269°5715m45°15°m15m倾斜长锚索排面中孔机机心位置°12mm12°32

4.2.2 采场上盘围岩支护

采场上盘围岩在684m水平、667m水平靠矿体上盘边界3m处沿矿体走向掘锚索安装平巷，规格为2.6 m×2.8m，长度为掘至采场边界。在锚索平巷内向上盘围岩掘凿4排锚索孔，排距2.5m，每排5根，孔深16m。如矿岩比较破碎，则支护范围内打注浆锚杆进行支护并和700m中段一样进行锚网和钢拱架进行联合支护，最后对支护区域进行喷砼支护，使之形成一个整体。(附图2)

45°14.5m67°14.5m45°14.5m90o14.5m90o14.5m.5mo14113

锚索安装具有较高的技术要求，首先锚索头部几根铁丝弯成钩状，并安装一条Φ8mm排气管，绑于锚索头部，人工送入孔底，并将注浆管送入孔内50mm；孔口用木塞将锚索塞紧，再用水泥锚固剂将孔口以内50mm填满塞紧；以后采用QZB-24/6 手提式气动注浆泵上行式注浆。注浆使用纯水泥浆或加少许细砂(粒径≦1mm)，其水灰重量比为0.4～0.45(即一份水配2.2～2.5份水泥)。注浆前将水泥浆拌匀，注浆时，仍要不断搅拌水泥浆，确保浆料均匀，注浆时排气管应有明显的空气排出。当排气管出浆料时应将排气管扎紧，继续注浆，此时孔内已注满浆料，部分浆料将沿着岩石裂隙流动，待注浆机停止运动时(此时孔内阻力等于注浆机提供的压力,约5MPa)，关掉压风，稍停1至2min，重新开启压风，继续注浆，反复几次后，确实无法再注进浆料时即可停止注浆。支护效果

650 m中段3个采场垮塌后，对该中段25#和17#采场采取了以上支护方法，这2个采场至回采结束后，除因初次施工经验不足存在锚索质量问题而出现局部围岩脱落外，采场围岩还是稳定的。m.5145o13m.5145o13700中段长锚索支护图700中段长锚索支护图总之，650采场围岩比较破碎而又采取分段空场嗣后充填法采矿，必须将采场围岩预先稳固，采取其他单一的方式都是比较困难的，而我们经过多次摸索研究，得出这种多种支护形式联合的方式进行采场支护，已经在实践中得到了验证是安全有效的，此种支护方案将650m采场全面推广使用。

但目前这种支护方法成本比较高，工艺比较复杂，施工周期长，吨矿石采场支护成本达8～10元左右，本人建议要进行有效控制采场围岩同时又要节约支护成本，必须从降低采场的爆破药量、优化爆破顺序、加快采场采出周期等方面入手，以减少采场爆破对采场围岩的影响，为矿山达产或超产创造有利条件。