北铭河铁矿生产巷道地压控制方法探讨

张国强，赵运欢

(中国五矿集团邯邢冶金矿山管理局， 安徽合肥 230000)

北铭河铁矿生产巷道地压控制方法探讨

张国强，赵运欢

(中国五矿集团邯邢冶金矿山管理局， 安徽合肥 230000)

对北铭河铁矿生产巷道地压显现部位进行详细的调查，结合该矿特有的地质情况与岩石分级情况，确定合适的爆破参数与炮孔布置，提出了合适的支护方法，达到了有效控制生产巷道地压活动的效果。

地压活动;岩石可爆性分级;爆破参数;支护方法

1 北洺河铁矿地质概况

北铭河铁矿位于河北省邯郸市武安断陷盆地西缘，为一接触交代矽卡岩型铁矿床。其埋藏于北铭河河床以下347～679 m，在地下水位以下，均为第四系黄土和河床卵石所覆盖。下部为中奥陶统马家沟组石灰岩，燕山晚期中酸性二长—闪长岩类侵入，穿插石灰岩体，产生蚀变。矿区构造以褶皱为主，断裂次之。矿体顶板及围岩为中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层，上部有第四系砂砾石含水层并有河流通过，下部有火成岩托底，为水文地质条件复杂的岩溶充水矿床。

2 地压活动显现部位调查

北铭河铁矿－110 m运输水平在一期基建时形成，经过几年的生产，原来混凝土支护、锚喷网支护的巷道不断变形，有些部位变形严重，甚至影响生产。对－110 m水平运输巷蚀变闪长岩钢筋混凝土支护部分和－95 m水平矽卡岩段锚喷网支护部位进行予埋混凝土点、贴纸条进行观测，观测2周发现裂缝有增大迹象，观察1个月后发现巷道出现底鼓、两帮内移，喷射混凝土有脱落迹象。具体地压显现情况如下:

(1)－110 m主运输水平西风井上下盘附近钢筋混凝土支护部分压裂、脱落;

(2) －110 m主运输水平下盘运输巷7#～9#穿脉之间钢筋混凝土支护部分底鼓、两帮内移，观测情况见表1;

(3)－110 m主运输水平上盘运输巷9#穿脉附近锚喷网支护部位压裂、脱落;

(4)－80 m水平11#采场联巷U形支架加混凝土支护部分压裂、脱落;

(5)－95 m水平4－2#进路锚喷网支护部位出现爆皮、裂缝，具体情况见表2;

表1 －110 m水平运输巷7#～9#穿脉观测情况(自2007年6月1日)

表2 －95 m水平4－2#进路观测情况(自2007年12月1日)

(6)主回风斜井在基建施工期遇膨胀高岭土、钒土层，将钢筋混凝土井壁压裂。

2007年3月9日调查了北铭河铁矿4个掘进作业面的现状，4个掘进作业面的装药结构全部采用连续装药，掏槽眼，辅助眼堵眼，周边眼采用不耦合装药。炸药采用2#岩石炸药和水胶炸药，装药孔直径Φ50 mm。其地压活动显现部位，见表3。

由于掘进时巷道超挖严重，炮孔利用率低，生产一段时间后巷道变形严重。需要在巷道掘进时从改变装药结构等方面入手提高光爆利用率，改善爆破效果，减少超挖，为支护提供有利条件。

3 地压活动规律

(1)顶板开裂冒落。一般发生在松散结构的矽卡岩、蚀变闪长岩、不同岩性的接触带中，冒落高度依岩性而异，为2～20 m，如－80 m水平5#联巷处于蚀变闪长岩部位，冒落高度为－80～－65 m。采用喷混凝土、U型支架、槽钢铺底在－65 m水平灌注水泥浆得以通过。

表3 地压活动显现部位现状

(2)剪切破坏。一般发生在完整结构或块状结构闪长岩、矽卡岩中，由于巷道的顶角和底角处剪应力超过岩石抗剪强度而造成剪切破坏，如－95 m水平4－2#进路。

(3)底鼓。一般发生在松散结构的矽卡岩、磁铁矽卡岩、蚀变闪长岩等具有塑性的软岩中。如－110 m水平运输巷7#－9#穿脉钢筋混凝土支护部分底鼓。

(4)沿结构面开裂。多发生在结构面倾角陡的部位，如－110 m水平西风井车场钢筋混凝土和混凝土支护部位沿结构面开裂。

(5)无底柱采场的采场大爆破及二次糊炮也对周围岩体及巷道有压力作用，对蚀变闪长岩、矽卡岩松软破碎岩体的弱面有应力作用。

4 地压控制措施

根据－110 m以上的地压活动规律，结合岩性的分级情况(见表4)，可采取合理确定爆破参数，巷道掘进时科学布置炮孔、控制成型、推广光面爆破、合理进行支护等措施以控制地压活动。

表4 北铭河铁矿的岩石可爆性分级

4.1 掘进凿岩台车爆破参数及炮孔布置

AXERAD05掘进凿岩台车为钻凿垂直、倾斜和水平炮孔的独立液压钻孔设备。在施工作业过程中，布孔参数及爆破参数以《掘进台车爆破参数设计》为基础，根据矿岩性质、掘进面的实际情况和布孔难易程度情况略作调整，总体原则是中间为辅助大孔或当量孔不装药，直径为Φ92 mm，其余小孔直径为50 mm。

在不同的矿岩中很难用一种固定的炮孔布置形式，布孔数目与矿岩坚固性有直接关系，较为合理的凿岩参数为S=15.7 m2、f＜8的布孔40个左右;S=15.7 m2、f=8 ～10 的布孔 45 个左右;S=15.7 m2、f≥10的布孔50个左右。

4.2 合理支护方式

北铭河铁矿采准工程和单项工程支护的确定方式如下:破碎带，指灰岩、闪长岩、矿石或矽卡岩等单一岩性，围岩节理裂隙非常发育、破碎，在掘进工程中可能出现塌冒，必须采取超前锚杆等支护措施，爆破后不能自稳;破碎带长度在5 m以上，是采准工程或单项工程中支护级别最高的部位，则采用超前锚杆、临喷等随掘随支施工工艺，并在此基础上采用混凝土或U型拱架加素喷支护。

(1)矽卡岩。围岩稳固性较差，易风化、塌冒，可见发亮滑面，即绢云母、绿泥石，长度在5 m以上，是采准工程中常见岩性。采取的支护措施为边掘边支，及时封闭，永久支护形式为锚喷网，特殊情况增加混凝土侧墙或U形支架，切割部位支护等级适当降低。

(2)接触带。指矿岩接触带，一般与破碎带、矽卡岩同时出现，接触带的长度应界定在5 m以下，其余部分可定性为破碎带或矽卡岩。接触带是破碎带的一种特殊形式，一般为U型拱架或锚喷网支护，施工时采用临支素喷等边掘边支措施。

(3)地压显现部位。采场地压的出现往往是由于上水平回采不彻底引起的矿柱地压，或者是回采顺序不合理导致局部应力集中、整体地压等，地压对工程的破坏极大，治理措施主要为强掘、强支、强采三方面。支护方式体现在可缩性，采取的支护形式为U型支架、锚喷、锚喷网等。

(4)中等稳固部位。指矿石或围岩的稳固性较好，节理较少，裂隙不发育，硬度较大，在掘进过程中暴露长度可以达到50 m以上的部位，采用素喷支护，局部采用锚喷支护。由于我矿矿体埋藏深、矿体厚大，平均宽度在200 m左右，采准分层布置有脉内联巷和脉外联巷，巷道断面较大，联巷与进路、进路与切巷交叉点附近暴露面积较大，在回采过程中容易出现塌冒，所以对该部位加强支护。

同时，还应注意由生产活动导致的破坏，如－80 m水平11#采场自2006年10月起进行采准支护，支护形式有锚喷网、锚喷、素喷、混凝土支护，而2007年8月采矿车间进入后，由于采矿作业、二次糊炮造成了一些部位脱落、裂缝，因此在－95 m水平类似地段施工部位采取加长锚杆和增加强度的办法避免类似情况发生。

5 结论

北铭河铁矿在－95 m水平3#采场和－110 m斜坡道掘进时科学布置炮孔、确定合理爆破参数，推广光面爆破掘进后的巷道成型较好，70%的巷道采用素喷混凝土简单支护就能满足使用要求，达到了控制地压的目的。－95 m水平1#采场处于矿体边部地压大的90 m巷道采用U型支架、锚喷网等支护形式，使用至回采结束时间内(5个月)均没有出现需要重复支护的情况，证明了采用的支护方式达到了预期效果。

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2011－01－23)

张国强(1968－)，男，高级工程师，主要从事冶金地下矿山采矿技术和工程经济方面的工作。