彭青生

（巴彥淖爾西部銅業(yè)有限公司， 內蒙古巴彥淖爾市 015000）

上向水平分層充填采礦法的頂板管理

彭青生

（巴彥淖爾西部銅業(yè)有限公司， 內蒙古巴彥淖爾市 015000）

內蒙獲各琦銅礦目前主要使用上向水平分層充填采礦法。在實踐中，發(fā)現(xiàn)采場頂板存在較多結構弱面，容易引發(fā)頂板冒落。針對采礦過程中出現(xiàn)的頂板問題，分析了其產(chǎn)生原因，并提出切實有效的解決措施。

上向分層充填采礦法；頂板管理；支護措施

1 開采技術條件

獲各琦銅礦的礦區(qū)構造總體走向為80°，傾向南，傾角65°～80°。礦區(qū)構造復雜，主要褶皺有獲各琦復向斜，由兩個倒轉向斜和一個隱伏背斜組成。礦床走向上最明顯的褶皺位于9～11線，呈“Z”字形，長約300m，寬約200m，屬緊閉褶皺，其南翼倒轉。CuⅠ、CuⅤ、CuⅥ礦體上盤和局部礦段下盤都存在破碎帶，破碎帶與礦體大致平行，與礦體的距離有近有遠，多數(shù)存在于礦體的接觸帶。破碎帶的巖石十分破碎，綠泥石化強烈，局部出現(xiàn)泥化現(xiàn)象，強度低。根據(jù)開采經(jīng)驗，破碎帶的厚度越大和離礦體越近對礦體開采的影響越大。由于破碎帶的存在，在礦體開采過程中，原淺孔留礦采礦法采場出現(xiàn)嚴重的上盤圍巖垮塌，造成大量的損失貧化，作業(yè)安全系數(shù)低。

（1）銅礦體主要產(chǎn)于硅化石英巖、局部條帶石英巖中，其巖石堅硬，強度高，巖石穩(wěn)固。局部出現(xiàn)破碎帶，強度降低，穩(wěn)固性較差。

（2）礦體上盤圍巖為二云母石英片巖和黑云母石英片巖。硅化地段，比較穩(wěn)固；未硅化或硅化弱的地段，有很多斷裂或破碎帶，次生構造、節(jié)理、劈理、裂隙發(fā)育，巖石十分破碎，松軟，綠泥石化強烈，遇水膨脹，極不穩(wěn)固。

（3）下盤圍巖為千枚巖和黑云母石英片巖，巖體以千枚巖為主。硅化巖石較完整，堅硬，穩(wěn)固性好。

整體上，礦體巖石屬堅硬～較堅硬巖類，巖石較完整。大部分屬穩(wěn)固類型，局部不穩(wěn)固。礦體上盤圍巖，硅化地段比較穩(wěn)固，未硅化地段，巖石松軟，極不穩(wěn)固。下盤圍巖，硅化段巖較堅硬，較穩(wěn)固，若沒有硅化，則強度低，穩(wěn)固性較差。在開采過程中上盤圍巖易產(chǎn)生塌落、冒頂。

2 礦塊尺寸及出現(xiàn)的問題

長沙礦山研究院根據(jù)采場地質條件綜合分析后，設計采用上向水平分層充填法，其礦房長42m，寬度為礦體厚度（10～40m）。礦房間留設8m厚的間柱。在實際開采過程中，根據(jù)國家規(guī)范要求，超過800m2留設點柱。點柱直徑不大于6m，間距15 m，盡量留設在廢石或品位較低地段，在安全作業(yè)的前提下，充填之前將點柱削小。

生產(chǎn)開采過程中，礦巖上、下盤圍巖破碎區(qū)域得到了很好的治理，但采場內局部出現(xiàn)如下問題：

（1）個別礦房礦巖剛剛揭露就沿著節(jié)理、裂隙交叉弱面出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，脫落的礦巖塊大小不一，一般為2～4m；

（2）隨著礦房開采時間延長，揭露的礦巖沿結構弱面出現(xiàn)層狀脫落現(xiàn)象，所脫落的層狀礦巖隨著礦巖產(chǎn)狀不同，厚度也不同，一般脫落礦巖的長度5～6m，厚度1m左右；

（3）隨著上向分層采礦，每步回采都會使原巖應力改變其原有的分布狀態(tài)而產(chǎn)生新應力場，在采場頂板中部會產(chǎn)生應力集中。隨著時間的延長，頂板巖層將產(chǎn)生裂縫，裂縫延伸擴大導致頂板冒落。

3 采場頂板治理的措施

（1）推行強采、強出、強充?？s短采場礦巖采出的循環(huán)周期。根據(jù)現(xiàn)場調查統(tǒng)計，在50d范圍內，礦巖本身抗拉強度大于礦巖自重應力，不會出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，對生產(chǎn)安全不構成較大的威脅。為此，加快采場的采礦、出礦、充填速度，可以有效地避免礦巖脫落的現(xiàn)象。

（2）通過分析地質資料，針對個別采場頂板巖體中存在的節(jié)理、裂隙交叉弱面，采用長錨索支護。長錨索一般為鋼絞線，其破斷力為23t／根，抗拉力18t／根。采用4m×4m的網(wǎng)度布置，錨索長度15 m，全長水泥砂漿錨固。實際應用表明，該方法可有效防止頂板的開裂。

（3）對個別采場層狀脫落現(xiàn)象，采用短錨索聯(lián)合錨桿的方式支護。短錨索選用長5m的鋼絞線，布設網(wǎng)度為4m×4m，端頭錨固，錨固端采用4卷Φ28×330mm樹脂藥卷。將錨索預緊力加到13 t／根左右。為提高頂板的安全系數(shù)，可在其空間內打2m錨桿，采用20cm螺紋鋼錨桿或管縫式錨桿，網(wǎng)度一般為800～1000mm。

采用以上3種措施以后，采場頂板得到了有效的控制。

4 結 語

充填法礦山頂板管理與礦山的生產(chǎn)安全息息相關，獲各琦銅礦頂板管理實踐表明，頂板的穩(wěn)定性與開采造成的應力重新分布和巖石本身節(jié)理裂隙的發(fā)育有關，主要表現(xiàn)為隨著開采時間增長與暴露面積的加大，頂板巖石呈層狀掉落。對于采場頂板問題，可通過選取合理的礦房結構與參數(shù)，縮短采礦循環(huán)周期和及時進行有效的支護來解決。

［1］北京西蒙礦產(chǎn)勘查有限責任公司.內蒙古自治區(qū)烏拉特后旗霍各乞礦區(qū)一號礦床深部Cu多金屬詳查報告［R］.北京：北京西蒙礦產(chǎn)勘查有限責任公司，2007.

［2］長沙礦山研究院.巴彥淖爾西部銅業(yè)有限公司充填采礦工程技術改造項目可行性研究報告［R］.長沙：長沙礦山研究院，2010.

［3］于潤倉.采礦工程師手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［4］王 青，史維祥.采礦學［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

［5］劉增輝.深部動壓巷道錨注加固技術研究與應用［J］.金屬礦山，2011（5）：49－52.

2011－12－15）

彭青生（1964－），河北遷安人，工程師，從事采礦技術及生產(chǎn)管理工作，Email：qing.sheng001＠163.com。