露天转地下回采巷道支护形式的选择*

魏大恩

(攀枝花学院 资源与环境工程学院， 四川 攀枝花市 617000)

露天转地下回采巷道支护形式的选择*

魏大恩

(攀枝花学院 资源与环境工程学院， 四川 攀枝花市 617000)

尖山铁矿属于露天转地下开采矿山，回采巷道位于矿石节理裂隙较为发育的地段，为确保生产安全和回采设备出入采场，对掘进回采巷道可能存在的问题进行了分析，在此基础上，采用了局部锚杆加大面积素喷混凝土方式对该巷道进行支护。该支护方式，可以保证生产安全，降低采掘成本，提高回采效率。

露天转地下；回采巷道；联合支护

为了保持地下巷道的稳定性，使其在服务年限内有效使用，首先需要防止围岩发生变形或垮落，因此，掘进后一般都要进行支护。

兰尖铁矿挂帮矿地下开采试生产阶段，其回采巷道采用局部锚杆加大面积素喷混凝土方式进行支护。其基于新奥法的联合支护理论[1]，采用“先挖后让，先柔后刚，柔让适度，稳定支护”的原则进行巷道支护。

1 矿山基本情况

兰尖铁矿为露天转地下开采矿山，采用无底柱分段崩落法回采[2]，阶段高度100 m，分段高度20 m，进路间距18 m，落顶进路间距36 m。其地下开采初步设计的对象为Ⅷ、Ⅶ、Ⅵ、Ⅴ四个矿带，矿带内矿体与夹层呈互层状产出。矿体近东西走向，倾向北，倾角50°～60°，以单斜层状、似层状及透镜状产出。Ⅷ矿带矿石最多、品位最高、规模最大；Ⅵ 矿带的规模较大，但品位中等；Ⅴ、Ⅶ矿带虽然规模不小，但整体品位偏低，主要为贫矿。矿体内的夹石含量一般较低。

2 巷道布置

尖山矿区试生产阶段，主要回采作业区为1360分段沿脉(穿脉)回采进路、1340分段沿脉(穿脉)回采进路，主要的运输通道为1320分段水平运输巷道、1300分段水平运输巷道和采区斜坡道。

尖山1360分段属于挂帮矿(原露天开采边坡内的残留矿石)开采，该分段根据矿带分布情况设计了7条沿脉回采进路、8条穿脉回采进路，现以该矿1360分段矿体上盘1#穿脉回采进路为例，介绍回采巷道支护形式的选择依据。

3 局部工程地质

尖山矿区内断裂构造皆为成矿后断层，主要有北北东向、北东向、 南北向、东西向4组，它们对矿体产生不同程度的影响。北北东向的F318断层和南北向的 F303、F304、F309、F316、F317断层对矿体破坏较大, F310、F311、F312断层对矿体破坏影响较小[3]。

矿区近地表面主要为弱风化带，垂直向上揭露深度为12.60～177.20 m，该带裂隙发育或较为发育，偶有铁质浸染，岩体主要为镶嵌或块状结构，稳固性较好，质量中等或良好。弱风化带部分地段可能会出现掉块现象，对矿床的开采有一定的影响，但不会出现崩帮或垮塌等不利现象。

微风化带节理裂隙较发育或不发育，52%～81%的岩体结构为块状结构，岩石较为新鲜。岩体质量等级好，岩体质量良，围岩稳固性好，微风化带的岩石对矿山开采不构成影响。在弱风化带和微风化带钻进时均未发生掉块及卡钻问题。

1360分段1#穿脉回采进路横穿Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ三大矿带，矿石分别有Fe2、Fe3、Fe4，夹石主要为中粗粒辉长岩ω1、ω2及细粒辉长岩ω6。辉长岩体节理发育，与矿区断层产状及后期岩脉分布一致。

4 支护方式选择

地下开采采用阿特拉斯.柯普柯公司Boomer 281掘进台车掘进回采巷道，Cop1838ME凿岩机凿岩，TORO1400E电动铲运机出矿[4]。为满足大型无轨设备在回采巷道内移动，巷道断面较大，断面面积达15.68～16.70 m2，巷道断面尺寸(宽×高)4.7 m×3.9 m，巷道断面净尺寸(宽×高)4.5 m×3.8 m，采用三心拱形式[5]，巷道壁高2.3 m，风水管悬挂设计高度为2.0 m。巷道断面如图1所示。

图1 1360分段平巷断面

1360分段1#穿脉回采进路主要用于凿岩设备穿孔作业和爆破落矿及电动铲运机出、入铲装矿石。

在1360分段掘进的穿脉回采进路和沿脉巷道，处于局部工程地质条件较差的地段，矿岩节理、裂隙较为发育，在呈豆腐块状的辉长岩体中掘进巷道容易发生冒顶事故，不易成巷；即便能够成巷，也易发生大面积冒落，使回采巷道顶板抬高，导致回采凿岩、装药困难，使出矿巷道难以保持通畅。为此，矿山在成巷后采用锚杆进行主动支护，使这些节理、裂隙较为发育的辉长岩块形成一个较为稳定的整体，能够在较长时间内不至于发生冒落，以发挥锚杆支护的组合、悬吊作用[6]。锚杆支护成为该矿在此地质条件下大断面成巷后的主要选择。

此外，该巷道属生产巷道，需进行穿孔作业，只宜在容易发生冒落的部位采用锚杆支护，且支护密度和锚杆直径不宜过大，满足凿岩、爆破即可，否则会导致凿岩钻头消耗过大、穿孔成本大幅提高和凿岩台车使用寿命严重缩短。

该巷道虽属采准巷道，但随着采场的落矿退采，该巷道逐段报废，其寿命与该矿块的备采储量保有期大体相同[7]。因此，除工程地质条件较差的局部区域和爆破震塌的部分地段外，这些回采巷道选用成本较低、施工简便的大面积素喷混凝土进行支护。

综上，该矿回采巷道确定采用局部锚杆结合面积素喷混凝土方式进行简单支护。

5 支护效果评价

该矿根据国家有关规范[8]，利用锚杆与围岩共同作用原理，对1360分段围岩条件较差地段的穿脉回采进路等采用局部锚杆，施工简单，施工速度快，成本低，确保了回采作业的安全。

采用大面积素喷混凝土方式对回采进路进行支护，紧随成巷工作面施工，施工不需要模板，节约了大量支护材料，支护效果不逊于其它支护形式，契合了回采巷道存续时间短、必须确保回采作业安全两大特点，具有极强的针对性，支护方案在现场实施后，取得了很好的支护效果。

采用局部锚杆和大面积素喷混凝土的联合支护方式，既确保了回采作业的安全，又保证了回采巷道断面规格，使回采设备可以顺畅出入，大幅度减少了棚、架支护方式的维护工作，降低了回采成本。

6 总 结

回采进路采用局部锚杆和大面积素喷混凝土支护方式很好的达到了支护目的，但其仍存在不足。一是回采凿岩时，锚杆损伤凿岩机钻头的情况时有发生，增加了炮孔穿凿成本；二是回采巷道大部分区域采用简单的素喷混凝土支护，承压强度有限，前排炮孔爆破时，导致后面一定范围内的喷层裂口、脱落，甚至直接导致大面积顶板冒落，影响铲运机出矿作业安全。施工中往往采用二次喷射混凝土的方式来解决，既不长时间地影响生产进度，又确保了作业过程中的安全，可较用的发挥喷射混凝土支护的优点。

[1]何满潮.软岩巷道工程概论[M].徐州：中国矿业大学出版社，1993.

[2]王秀远.无底柱分段崩落法在尖山铁矿露天转地下开采中的应用[C]//鲁冀晋琼粤川辽七省金属(冶金)学会第十九届矿山学术交流会论文集(采矿技术卷).桂林：中国地质学会，2012.

[3]文青龙,等.孔底起爆技术在上向扇形深孔爆破中的应用与研究[D].昆明：昆明理工大学，2015

[4]张正明，黄兴益.无底柱分段崩落法设备配套选型[J].昆明：有色金属设计，2012,39(4):1-6

[5]赵兴东，于庆磊，等.井巷工程(第2版)[M].北京：冶金工业出版社,2014.

[6]徐干成，郑颖人,乔春生,等.地下工程支护结构与设计[M].北京:中国水利水电出版社，2013.

[7]解世俊.金属矿床地下开采(第2版)[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[8]GB 50086-2015.岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范[S].

2016年度四川矿产资源研究中心项目(SCKCZY2016-ZC04).