基于膏体充填技术的人工假底制作方法.pdf

I S SN 1 6712 9 00 CN 431 3 4 7／TD 采矿技术第 8卷第5期 Mi ni n g Te c hn o l o g y，Vo 1 ． 8， No． 5 2 0 0 8年 9月 S e p． 2 008 基 于 膏 体 充 填 技 术 的 人 工 假 底 制 作 方 法 邱 仁 文 中钢集 团山东矿业有限公司， 山东 苍 山县2 7 7 7 0 0 摘 要 膏体充填技 术是一种新型充填技 术， 具有广 阔的应用前景。基 于膏体充填技术 ， 提 出了针对不同矿体厚度用膏体充填制作人工假底的新方法。通过现场工艺与经济技 术 比较 ， 证明膏体充填取代传统的钢筋混凝土人 工制作假底具有效率 高、 成本低 、 劳动强度 低等优点 ， 对实行膏体充填的矿山制作人工假底具有借鉴与参考意义。 关键词 膏体充填； 人工假底 ； 上向分层 充填法 云南驰宏锌锗股份有限公司采用上向分层充填 采矿法开采 ， 矿石 品位高 、 价值大 ， 加之 多中段 同时 回采 ， 因此每年要施工制作大量的人工假底 以回收 资源和确保作业安全。但用常规方法制作钢筋混凝 土假底 ， 不仅效率低 、 成本高 ， 而且劳动强度大 ， 费工 费时 ， 对生产影响很大。为此 ， 矿山充分利用膏体充 填 中料浆浓度高 、 固结后强度 大和管道输送料浆连 续 的特点， 针对不 同厚度 的矿体人工假底变更制作 工艺 ， 取代传统的人工混凝土假底施工方法 ， 使假底 制作工艺简单 ， 施 工速度 加快 ， 不仅 降低 了劳动强 度 ， 而且节约成本 ， 为生产创造了有利条件。 1 膏体 充填制作假底方法 与技术 针对不同厚度的矿体 ， 采用不 同的膏体假底制 作工艺。其主要制作程序与方法如下 。 1 ． 1 厚大矿体膏体充填人工假底制作方法 膏体充填人工假底制作步骤包括假底与隔墙制 作 、 膏体充填 见图 1 ， 图 2 。 A ● 矿体下盘 盘 图 1 厚大矿体膏体假底布筋 1 ． 1 ． 1 假底及隔墙的制作 1 清底。采场第一分层 回采结束后 ， 人工将 采场底板松石清理干净。 2 挂桩。在矿体上下盘围岩 中按 0 ． 5 m问距 各打一排挂桩眼 ， 并将挂桩锚固在眼中， 挂桩用钢柱 做成 ， 直径 3 0 mm， 长度为 1 ． 5 m。 图 2厚 大矿体 膏体假底制作剖 面 3 主副筋铺设 。将上下盘对 应挂桩用 1 0 mm钢筋 副筋 焊接 ， 然后 沿 矿体走 向铺上 主 筋 q b l 4 m m ， 间隔 0 ． 3 m， 主副筋之 间交叉点用铁丝 连接 ， 钢筋 网距底板 0 ． 1 m。 4 制作充填隔墙 。充填隔墙采用混凝土浇注 隔墙 ， 厚度 0 ． 4 m， 要求在两帮围岩上打生根眼 ， 打 上挂桩 ， 使混凝土 隔墙 与上下 盘连接紧密 ； 筑毛石 坝 ， 将掘进毛石在混凝土隔墙外筑成坝 ， 毛石坝的厚 度为 4～ 6 m。 1 ． 1 ． 2膏体 充填 1 充填管路布置。充填管从膏体充填站经充 填井进入 中段平巷 ， 经过各穿脉出矿道进入采场 。 2 充填巷高度 。充填隔墙处的巷道顶板要高 出充填采场 0 ． 5 m， 便于充填膏体与采场顶板接顶。 3 充填步骤与充填料浆配 比。充填步骤分两 步进行 ， 采场分层高度为 3 m， 每次充填高度为 1 ． 5 i n ； 用作人工假底 的膏体充填采用灰砂 比 1 6 或 1 8 ， 其充填体强度达到 3～ 4 M P a ； 其他非人工假底 ， 充填料灰砂比1 8 或 1 - 1 0 ， 充填体抗压强度 1 MP a 。 1 ． 1 ． 3 注意事项 1 由于采用 膏体输送 的料浆代替砼做假底 ， 其灰砂比与强度必须达到设计要求。 维普资讯 1 2 采矿技术 2 充填隔墙要严实 ； 隔墙底板要挖槽 ， 槽的宽 度为 5 0 0 m m、 深度 为 2 0 0～3 0 0 m m； 构筑 的毛石坝 要压实 ， 以防底板与周帮跑浆。 3 采空区充填要求接顶 ， 当效果不佳 时要进 行补充， 保证充填质量及接顶质量 。 4 矿房与矿柱间的钢筋搭接要焊接牢实。 1 ． 2 薄矿体膏体充填人工假底制作方法 1 ． 2 ． 1 假底及隔墙的制作 1 清底。采场第一分层回采结束后， 人工将 采场底部松石清理 干净 。 2 挂桩。在矿体上下盘围岩中按 1 ． 0 m间距 各打一排挂桩眼， 并将挂桩 在褂桩尾端做一圆环 锚固在眼中， 挂桩直径 3 0 m m， 长度为 1 ． 5 m。 ＼ ／ ／ ／ ， ／ ， ／ ／ ／ ／ C ／ ／ ／ ／ ／ ／ 0 ＼ m 小 ＼ 一 ＼ 』 ＼／ ＼／ ＼／ ＼／ ＼／ ＼／ V V V V V V 八 八 八 八 八 八 ／ ’， f 3 e 、 ／ ／／ ／／ ／ ／／ ／／ ／ l 2 假底制作方法的经济比较 3 钢绳与金 属 网铺设 。在上下 盘挂桩上用 q b l 2 ． 5 m m钢丝绳交叉连接 ， 钢丝绳交叉 位置及绳 头部位用绳卡卡住。然后在钢丝绳上铺设两层金属 网， 并用铁丝或扎丝与钢丝绳连接 ， 之后在金属网上 铺设两层滤布。 4 制作充填隔墙。方法与原砼假底隔墙制作 方法基本相 同， 但不同之处为隔墙先做一端 ， 充填完 后 ， 再做另一端 ； 另外隔墙取消圆木立柱。 1 ． 2 ． 2 膏体充填 采用灰砂比 1 6 或 1 8 的膏体充填料进行充 填 ， 充填体强度达到 3～ 4 MP a 。充填高度根据矿体 厚度不同为 1 ～ 2 m。 薄矿体膏体假底的制作工艺见图 3 。 图 3 薄矿体膏体假底施工 为获得两种不 同方法假底的制作经济效果 ， 以 长 8 m、 厚 8 m、 采高 3 m的采场为例进行 了经济分 析 ， 厚大矿体的两种假底方案的经济 比较见表 1 。 表1 膏体假底与混凝土假底经济比较 膏体充填1 8 2 ． 4 m 0 8 0 1 4 5 9 2 水砂充填 1 7 6 ． 2 m 4 0 7 0 5 6 隔墙混凝土1 0 ． 8 m0 4 5 0 4 8 6 0 假底混凝土 2 2 ． 8 m 4 5 0 1 0 2 6 0 膏 箨 囊 填2 7 9 ．6 6 k g 3 ．5 9 79 包 括 制 作 1 0钢筋8 6 ． o 9 k g 5 ． 8 4 9 9 2 4 6 ． 4 5 k g 5 ． 8 1 4 2 9包括制作 1 4钢筋2 6 7 ． 8 6 k g 5 ． 8 1 5 5 4 7 5 4 ． 2 6 k g 5 ． 8 4 3 7 5包括制作 钢丝绳隔墙 2 4 0 0 合计 2 2 4 8 4 2 5 5 2 0 注 两方案 中金额相差不大的相同项 目未列入表 中进行 比较 ； 表 中单价是按施工时的单价 ； 充填单 价已换算成实体方量价格。 从表 1可看出， 对于厚大矿体 ， 采用膏体假底比 采用混凝土假底经济上要合算 ； 而对于薄矿体 的钢 丝绳假底方案 ， 由于取消了木立柱与主副筋 ， 其网度 也 比较稀 ， 因而施工成本也低于以上两个方案 ， 故膏 体充填在技术可行的前提下， 经济上也合理。 3 结 论 膏体充填是 国内外近期发展的一种新型高效充 填技术 ， 是充填采矿发展的方 向之一 。随着环保要 求的提高与深井开采 的进行， 膏体充填技术将越来 越广泛地得到应用。因此， 如何有效地回收高价值 资源， 用人工矿柱取代原岩矿柱， 用高速方法构筑混 凝土工程成为矿山面临的新问题。膏体充填技术无 疑提供了一种两全其美 的新方法 ， 既解决 了人工混 凝土假底强度不够 ， 构筑效率低等问题 ， 而且作业连 续， 效果好， 工人劳动强度低， 制作成本低等。可以 预见 ， 采用膏体充填技术制作混凝土人工假底有广 阔的应用前景， 将在使用同类开采方法和膏体充填 技术 的矿 山获得推广应用。 下转第 2 9页 维普资讯 梁随旦 锚杆在 回采巷道施 工 中的应用 2 9 是 由此造成的。 如果在及时安设锚杆的同时立即施加足够的预 紧力 ， 不仅可 以消除锚杆的初始滑移量 ， 而且能给围 岩施加一定的预压力。既可 以抵消一部分拉应力 ， 又可以增大摩擦力 ， 进而提高围岩的抗剪强度 ， 减缓 了围岩弱化 ， 提高 了围岩强度 ， 保证巷道的稳定性 。 而且 ， 由于锚杆预紧力的增加 ， 提高了分层层面的摩 擦力与粘结力 ， 从而提高了组合梁的强度 ， 可以减小 组合梁的组合厚度 ， 加大锚杆间距 ， 相应地可以节约 钢材 ， 缩短工期 ， 提高工效 。 提高锚杆的预紧力可以采取以下措施 1 研制大扭矩带指示器的扭矩扳手 ； 2 研制配套的机械化锚杆安装机具 ； 3 提高杆体的强度 ， 改进杆体结构 ； 4 推广桁架锚杆。 2 ． 2锚杆的及时支护 层状岩层 中形成 回采巷道后 ， 顶板及 两帮矿体 即产生变形。对于 由多个分层组成 的顶板 ， 如果不 及时支护而任其下沉 ， 一旦产生离层 ， 岩体整体强度 降低 ， 就起不到加 固围岩 、 发挥其支撑能力的作用 。 而及时安设锚杆 ， 并给予合理的预紧力 ， 就可以减小 围岩拉应力区， 改变 围岩应力状态， 提高围岩强度 ， 充分发挥锚杆支护的优势。 对于由松软 、 破碎 、 分层多、 厚度小 的岩层组成 的顶板 ， 及时支护更有实际意义 ， 可以辅以钢筋 网或 梁形成联合支护或采用桁架锚杆， 控制围岩的早期 变性。 2 ． 3加固两帮矿体 相似材料模 型实验结果都表明 回采巷道一般 顶板暴露面积比两帮大， 但 由于围岩强度 的差异 以 及应力重新分布等原因， 两帮往往先发生破坏， 结果 是扩大 了顶板悬露跨度 ， 支承点 内移 ， 引起顶板状况 进一步恶化。因此 ， 两帮矿体支护十分必要 ， 尤其对 于大倾角矿体 回采巷道 的上帮 ， 由于巷道位置 、 节理 裂隙等弱面的方向以及矿体应力综合 作用 的结果 ， 往往使其严重破坏 ， 有的矿体围岩片帮达数米之深。 上接第 1 2页 参考文献 [ 1 ] 卡 明斯 ， 吉文 同． 采矿工程手册 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版社 ， 1 9 8 0． [ 2 ] 辛洪波 ． 冶金矿山难采矿体采矿技 术 [ M] ． 北京 冶金工业 出 版社 ， 1 9 9 4 ． 根据有关 的围岩松动 圈的测试结果 ， 回采巷道 两帮矿体的破坏松动范 围一般超过 2 ． 0 m， 大倾 角 矿体巷道的上帮更是如此 ， 因此必须对其进行加固。 2 ． 4 锚杆支护质量监控 由以上分析可知 ， 锚杆预紧力偏低 以及预紧力 不均衡都会对回采巷道锚杆支护产生不利 的影 响， 尤其对破碎顶板 。 在锚杆支护施工 中， 由于操作人员 自身素质、 技 术 、 责任心 、 体力的差异 ， 都会直接或间接地对锚杆 的预紧力产生影响 ， 加之工程管理以及质量检验 中 对锚杆预紧力监测缺乏直观指标和有效手段 ， 导致 在实际施工过程中锚杆预紧力不足或不均衡现象很 难根绝 ， 由此造成一些锚杆形同虚设 ， 增加了事故的 隐患和锚杆失效率。因此 ， 通过简单 的装置和方法 ， 实现锚杆安装预紧力量化显示 ， 提高锚杆支护施工 管理水平 ， 已成为锚杆支护推广 与应用 的必然而迫 切的要求 。 3 结 论 1 回采巷道 的支护应充分遵循 全支护原则 、 支护与 围岩共同作用原则 、 控制原则和短期临时加 强支护 的原则。 2 锚杆及其组合支护 锚 网、 锚梁 、 桁架 等 可以充分发挥围岩的 自身承载能力 ， 提高围岩 的强 度 ， 适应动压作用 ， 是 回采巷道有前途 的支护形式。 层状岩层 中， 不破顶 的回采巷道锚杆作用机理主要 是悬 吊作用和组合梁作用 。 3 提高锚杆的预紧力 和及时支护 ， 对于增加 围岩强度 、 控制岩层早期变形和破坏 、 发挥 围岩 自承 能力有重要意义。 4 锚杆预紧力标示对于保证锚杆预紧力及其 均衡程度 ， 实现锚杆支护质量验收标准化及取得预 期的支护效果有积极意义。 收稿 日期 2 0 0 8 0 4 0 2 作者 简介 梁 随旦 1 9 8 0一 ， 男， 甘 肃 陇西人 ， 助理 工程 师， 从事矿山采矿设计工作， Em a i l l l s s d d 8 0 1 6 3 ． c o m [ 3 ] 周昌达 ， 等 ， 井巷工程[ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 7 9 ． [ 4 ] 钱呜高 ， 石平五． 矿山压力与岩层控 制[ M] ． 徐州 中国矿业 大 学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 作 者简介 邱仁 文 1 9 6 3一 ， 男， 湖 南桃 江人 ， 采矿 高级 工程 师， 长期从事采矿技术与管理工作。 维普资讯