上向水平分层充填采矿法的顶板管理

2012-04-02彭青生

采矿技术 2012年2期

关键词：矿岩矿房巴彦淖尔

彭青生

（巴彦淖尔西部铜业有限公司，内蒙古巴彦淖尔市 015000）

上向水平分层充填采矿法的顶板管理

彭青生

（巴彦淖尔西部铜业有限公司，内蒙古巴彦淖尔市 015000）

内蒙获各琦铜矿目前主要使用上向水平分层充填采矿法。在实践中，发现采场顶板存在较多结构弱面，容易引发顶板冒落。针对采矿过程中出现的顶板问题，分析了其产生原因，并提出切实有效的解决措施。

上向分层充填采矿法；顶板管理；支护措施

1 开采技术条件

获各琦铜矿的矿区构造总体走向为80°，倾向南，倾角65°～80°。矿区构造复杂，主要褶皱有获各琦复向斜，由两个倒转向斜和一个隐伏背斜组成。矿床走向上最明显的褶皱位于9～11线，呈“Z”字形，长约300m，宽约200m，属紧闭褶皱，其南翼倒转。CuⅠ、CuⅤ、CuⅥ矿体上盘和局部矿段下盘都存在破碎带，破碎带与矿体大致平行，与矿体的距离有近有远，多数存在于矿体的接触带。破碎带的岩石十分破碎，绿泥石化强烈，局部出现泥化现象，强度低。根据开采经验，破碎带的厚度越大和离矿体越近对矿体开采的影响越大。由于破碎带的存在，在矿体开采过程中，原浅孔留矿采矿法采场出现严重的上盘围岩垮塌，造成大量的损失贫化，作业安全系数低。

（1）铜矿体主要产于硅化石英岩、局部条带石英岩中，其岩石坚硬，强度高，岩石稳固。局部出现破碎带，强度降低，稳固性较差。

（2）矿体上盘围岩为二云母石英片岩和黑云母石英片岩。硅化地段，比较稳固；未硅化或硅化弱的地段，有很多断裂或破碎带，次生构造、节理、劈理、裂隙发育，岩石十分破碎，松软，绿泥石化强烈，遇水膨胀，极不稳固。

（3）下盘围岩为千枚岩和黑云母石英片岩，岩体以千枚岩为主。硅化岩石较完整，坚硬，稳固性好。

整体上，矿体岩石属坚硬～较坚硬岩类，岩石较完整。大部分属稳固类型，局部不稳固。矿体上盘围岩，硅化地段比较稳固，未硅化地段，岩石松软，极不稳固。下盘围岩，硅化段岩较坚硬，较稳固，若没有硅化，则强度低，稳固性较差。在开采过程中上盘围岩易产生塌落、冒顶。

2 矿块尺寸及出现的问题

长沙矿山研究院根据采场地质条件综合分析后，设计采用上向水平分层充填法，其矿房长42m，宽度为矿体厚度（10～40m）。矿房间留设8m厚的间柱。在实际开采过程中，根据国家规范要求，超过800m2留设点柱。点柱直径不大于6m，间距15 m，尽量留设在废石或品位较低地段，在安全作业的前提下，充填之前将点柱削小。

生产开采过程中，矿岩上、下盘围岩破碎区域得到了很好的治理，但采场内局部出现如下问题：

（1）个别矿房矿岩刚刚揭露就沿着节理、裂隙交叉弱面出现脱落现象，脱落的矿岩块大小不一，一般为2～4m；

（2）随着矿房开采时间延长，揭露的矿岩沿结构弱面出现层状脱落现象，所脱落的层状矿岩随着矿岩产状不同，厚度也不同，一般脱落矿岩的长度5～6m，厚度1m左右；

（3）随着上向分层采矿，每步回采都会使原岩应力改变其原有的分布状态而产生新应力场，在采场顶板中部会产生应力集中。随着时间的延长，顶板岩层将产生裂缝，裂缝延伸扩大导致顶板冒落。

3 采场顶板治理的措施

（1）推行强采、强出、强充。缩短采场矿岩采出的循环周期。根据现场调查统计，在50d范围内，矿岩本身抗拉强度大于矿岩自重应力，不会出现脱落现象，对生产安全不构成较大的威胁。为此，加快采场的采矿、出矿、充填速度，可以有效地避免矿岩脱落的现象。

（2）通过分析地质资料，针对个别采场顶板岩体中存在的节理、裂隙交叉弱面，采用长锚索支护。长锚索一般为钢绞线，其破断力为23t／根，抗拉力18t／根。采用4m×4m的网度布置，锚索长度15 m，全长水泥砂浆锚固。实际应用表明，该方法可有效防止顶板的开裂。

（3）对个别采场层状脱落现象，采用短锚索联合锚杆的方式支护。短锚索选用长5m的钢绞线，布设网度为4m×4m，端头锚固，锚固端采用4卷Φ28×330mm树脂药卷。将锚索预紧力加到13 t／根左右。为提高顶板的安全系数，可在其空间内打2m锚杆，采用20cm螺纹钢锚杆或管缝式锚杆，网度一般为800～1000mm。

采用以上3种措施以后，采场顶板得到了有效的控制。