锚杆支护技术在王排金矿采矿方法中的应用.pdf

W e s t Chi i m Ex pl o r a t i o n En g i ne e r i ng V0 1 l 1 t 2- 6 N ov 1 999 矿 业工程 锚杆支护技术在王排金矿采矿方法 中的应用 杨 振 宏邵 必 林石荣 业 西安 建蔓科 裢 土学 陕 西 西岳7 1 0 0 5 5 刘 明 山 陵西 省黄 叠 量理局陵西 西安7 1 C 0 5 5 ， 摘要阐述 丁锚 杆 支护 技 术 在采 场顶 板 加 固 的应 用 ． 分 析 丁采 场 矿 岩体 移 动 的基 车 形 式 ； 提 出 了 采场 稳 定的极 限 平衡 条 件 结 台王 排金 矿采 矿 方 法进 行试验 ， 取 得 了较 好 的经 济 效 果 。 关键 词锚杆楔形 危 岩块极 限平 衡采 场 王排金 矿 8 8 0 1 矿 体属 强 硅化 破碎 蚀 变岩 型 矿脉 矿 体 长 5 6 0m ， 出露 标 高 1 4 4 3m～ 11 8 5m 之 间 ， 最大 斜 棵 g 4 0m， 最小斜 深 1 2 0m。 矿 体走 向 7 0 。 ～O 。 ． 倾 向 南 或 南京 ， 额 角 2 5 。 ～3 0 。 。 矿 体 厚度 0 ． 2 8 ～ 2 ． 9 7 m． 平均 1 8 9 m． 厚 度变 化 系数 6 2 平均 品位 5 8 O X1 0 ～ 。矿 石 C级 储量 8 71 4 5t ． D级 储 量 3 4 5 3 7 2t 矿体 赋 存 于 含金 破 碎 蚀 变 带 中 ， 矿 物 成 分 主 要 为 石 英 、 步 量 钾 长 石 ． 多 为 致 密 块 状 ． 风 化 后 呈 蜂 窝 状 和 舟 砾状 ． 较 为 坚 硬 。矿 体 近 矿 日岩 主要 为 蚀变 片 席 岩 、 正 长斑 岩 ， 这 些岩 石 多 已发 生不 同程度 的 蚀变 和破 碎 。 矿区 断裂 构造 发 育 ， 岩 矿 石 稳 定 性 较 差 ． 特别 是 侵 蚀 基 准面 以上 ， 由于 风 化 、 节 理 、 裂 隙 的 作用 ． 沿 断 裂 结 构 及 节理 面及 节 理发 育地 段 ． 易 出现 坍 塌 、 冒顶 ， 而 矿体 大 部分 赋存 于 侵 蚀基 准 面 以 下 。矿 石与 目岩 下盘 界 线 清楚 ． 上 盘 界 线 不清 ， 矿 石 不 结块 、 不 自燃 ． 地 表 允 许崩 落 。恢 矿原 设计 采 用 长壁崩 落 采矿 法 ， 由于 矿体 受 多 条 断层 切 割 ， 上 、 下盘 日岩 不 稳 固 ， 允 许 暴 露面 积 小 ， 护顶 困难 ， 在实 际生 产 中暴露 出下 列 问题 1 安 全性 、 可靠 性 差 。 矿 石顶 板稳 同性 差 ． 虽 采 取 单 立 柱 护顶 ． 但 在 局 部 掌子 面宽 度 选 到 2 ． O m 左 右 时 ， 就台 出现 冒顶 、 塌方 ． 直接 威胁安 全 生 产 。 2 生产效 率 低 、 劳动 强度 大 由于该 采 矿方 法 凿 孔 、 爆 破 、 采 装等 工 艺受 到 空 间 限 制 ． 无 法 采 用 运 矿 设 备 ． 工 人 劳 动 强 度 大 ． 生 产 效 率 降 低 ， 出 矿 能 力 仅 有 2 0 t ／ d左右 。远不 能满 足选 矿 厂 ] 5 0 t ／ d 的生产 需要 。 3 矿 石损 失 率高 。 由于 冒顶 、 塌方 ． 大 部分矿 块 回 果量 不足一 半 便报废 ， 造 成矿 石 大量 损 失 当采 空 区有 单 立 柱支 护 ， 暴露 面 积 2 O ． 0m ～ 3 O ． 0m 时 I 暴露 时 间 仅 为 1 0 d左 右 ， 无单 立 柱支 护时 ， 暴 露 时 间仅 有 6 d 1 8 8 0 1 脉 采 场地 压显 现特 征 试 验 小 组对 王排 金矿 8 8 0 ] 矿 脉 已 开采 采 场 连 行 丁实 际调 查 和现 场 观 测 ， 由 于矿 床 经多 次 构 造 运动 ， 使 矿体 构 造极 为 复 杂 ， 断层 、 节理 发 育 ， 对 岩体 、 矿体 稳 定 性 破坏 很大 。采场 矿岩 顶板 移动 破 坏 的基 车形 式 为 1 ． 1 漏 斗 式 破 坏 当采 场 的 采 空 区 范 日不 大 时 ． 顶 板 岩 体 松软 且 受 构 造破 坏 ． 岩 体 由变 形 发 展 到 冒落 ． 冒 落 拱 的形 式 向上 扩 展 ， 形 成 塌 落 漏斗 ． 冒落 选 ～ 定 高 度 后 停 止 。 1 2间 断式 破 坷 对 于 较 差 日 岩 ， 当 采 场 的 采 空 区 范 目较 大 时 ． 岩 层 沿构 造 弱 面呈 现 间 断 式破 坏 ， 采场 出 现 塌 方 、 冒落 ， 然 后 向四周 扩 展 ， 沿 伸到 一 定高 度后 停 止 。 1 ． 3 连 续 式 破 坏 当 采场 的 采 空 区 范 目较 大 时 ， 采 场 受 结构 面控制 ， 或 受多 十 塌 陷漏 斗控 制 再 次 出现 塌方 、 冒落 ， 并 沿 伸到较 高高 度 或地表 ． 形 成 地表 陷落 区 。 2 采 场 顶板 国岩 的力 学过 程 针对 8 8 0 1 矿 脉 开采 存 在的 问题 ． 科研小 组 对 矿块 参 数 、 开 采 顺 序 、 爆 破 参 数 等 连 行 调 整 试 验 ， 选 用 小 矿 块 壁式崩 落法 。其 技 术 关键 在 于锚 杆 支护 技 术 的应 用 。 ’ 即 ， 采 场 矿岩 移 动 的基 本 破坏 形 式 } 采场 稳 定 的极 限平 衡 条件 } 采场 楔 形危 岩 块 的稳 定 条 件 ； 使 用 锚 杆 后 果场 楔 形 危岩块 的 稳定条 件 。 ’ 2 ． 1 采 场 的稳 定 极限 平衡 条 件 采 场 受均 布 荷 载 如 图 1所示 。采场 简化 为简 支 粱 如 图 2 所 示 ． 圈 1 采场受均布荷 囊示意图 对 于跨 距 为 L 的采 场 取 单 位 长 度 ， 可 视 为 简 支 粱 受均 布荷载 。在弹 性 系 统下 ， 弹 性 体变 形 势 能为 I U A 牟T 维普资讯 ■ 第 l 1卷第 6 期 1 9 9 9年U 月 西 部探矿 工 程 岩 土钻 掘矿 业 工程 围 2采场 简化 为筒支 集示意 围 U 业 一 如 式 中 仲 单 位 体 积 阿 的 耍 形 比嚣 [ 一 卢 ] ， Ef [ 一 ] I Ef ‘ 一 [ 一 2 C O S ／ z ； 楔 形危 岩块 的 稳定 条 件 为 Q 2 L c t g C 0 8 。 ／ 2 f 2 ． 3 使 用铝杆 后楔 形 危 岩块 的稳 定 条 件 锚 杆 的抗拔 力取 决 于锚 杆 杆 体 的 孔 壁 周 围岩体 的 抗 剪强 度 ， 锚 杆直 径及 有 效锚 固段 长 度 ， 如 图 4所示 。 K LS％ ． 式 中 锚 杆 的 抗 拔 力 k N } 安 全 系 数 { 工 锚 杆 的 有效 锚 固 段 长 度 m } 锚 杆 体侧 面 面 积 m I 孔 壁 周 围岩体 对 锚杆 的压 力 k P a 则 使用 锚 杆支护 后楔 形危 岩块 的 稳 定条 件 为 Q 2 上 C g c o s ， 2 k L S o ． 3 采 场 锚 固顶板 试 验 3 ． 1 铝 杆 支护 的技 术 要求 昔 缝 式 锚 杆 的 杆 径4 0 ．0 mm， 孔 径3 7 ．5 ～ 3 8 ． 0Ⅱ 吼 ，比 钻 孔 孔 径 大2 ．0 r r n． 鞋 宽1 2 ．0 ～ l 4 ． 0 tar a， 孔 探 比锚 杆杆 长 1 0 0 I 5 0 mm 安 装 的 技 术 规 范是 将托 板 套 装 在 管 体 上 ， 用 凿 岩 机 通 过 连 接 器 将锚 杆推 入钻 孔 中 ， 直至 托 板 紧压 矿 岩 面 垂 直孔 方 形 、 矩形 、 梅花 形 ． 孔 同度 1 0 ∞～ 1 2 0 0Ⅱ L r n 速 凝 水 泥卷 锚 杆 ， 水 泥卷 是 用 特 种 水 泥 粉 ． 特 制 的 包 装 纸卷 外径 3 8 ． 0mm． 内径 1 8 ． 0mm， 长度 2 5 0 0mm 的 中间 空心 水 泥卷 锚 杆 杆 体 采 用 】 4 O ～1 6 ． 0 i i l t 3 - [ 磐 维普资讯 W e s t 4 2h i n a Ex pl o r a t i o n En gi n e e r L n g Vo 1 ． 1 1 № 6 N0 v ． 1 9 99 曲 圆钢 ， 一端 焊 有 挡 板 ． 一 端 车 有 螺 纹 ， 托 板 是 用 厚度 为 3 ． 0mm 的钢板 謇 4 成 2 0 0 ． 0l l l mx 2 0 0 ． 0mm． 中间钻 有 1 8 ． 0 r a m 囝孔 的 方形 铜 板 。安 装 的技 术 规 范 是 将 水 泥 药卷授 泡 水 中约 3 s ． 待其 中的 排气 孔停 止 排气 后 ． 将 水 泥药卷 连 同 杆体 一起 放 人 孔 底 ． 搅 拌 3 0～6 0 s ， 待 约 2 0 mk n后 安 装托 板并 拧 紧螺 母 。 垂 直 孔 方 形 、 矩 形 、 梅 花形 ， 孔 网度 1 O ∞ ～ 1 2 0 0i i i m。 3 2 锚 杆 护顶 的拉 拔 测试 采用 ML 一 2 O型 锚 杆抗 力计 对 管齄 式 锚 杆 的锚 固 力 进 行 了 多 敬拉 拔 测 试 ， 锚 杆 破 坏 形 式 是 拉 拔 联 结 破 坏 ， 挡 环 拉 坏 ， 锚 杆均 未开 始 滑穆 ， 测 试 结果 如 表所 示 。 衰 1锚杆 拉拉 丑 I 试 结果 围 4 锚杆支护后樱形危岩块受力田 4 结论 锚 杆 支 护是 在 采场 顶 板 岩 体 出现 移 动 之 前连 行 主 动 的支 护 加 固 ， 萁 加 固 力 由锚 杆 的锚 固力 经 过 杆 体 的 张 拉 悬 吊作 用 、 多 组锚 杆 的 组 合 梁 作 用 和 锚 杆 的挤 压 作用 而 增 加 顶 板 目 岩 的强 度 ． 防 止 顶 板 围岩 精 移 而 失 稳 。 在王 排金 矿 8 8 0 1 矿脉 采 场采 用 快速 、 规 范 、 协调 的锚 固 原则 ． 测试 获得 了 可 靠 的技 术数 据 ， 达 到 了 较好 的试 验效果 。 在 王 排 金 矿 现 有 旖 工 技 术 和 采 场矿 岩 稳 固 条 件 下 ． 采 用管 鞋 式 锚 杆 ． 平 均 锚 固力 选 到 6 9 ． 8 5 k N． 最 大 锚 固 力达到 9 8 ． 3 k N， 护 顶效 果 明显 。 采用 水 泥式锚 杆 ， 平 均锚 固力选 到 7 8 ． 5 k N． 最 大锚 固 力为 1 1 7 ． 6 k N． 护 顶 效栗 也 明显 。 但 旖工 复 杂 ， 劳 动条 件差 ． 无预 应 力 。 使 采 场 的控 顶 面积 由 2 0 m。 扩大 到 8 0 0 1 0 0 m ． 矿 块 生 产 能 力提 高到 5 0 t ／ d． 采场 允 许 暴露 时 间 4 0 d 当采 用 台 理 的 回采 顺 序 ． 配 合 “ 三 强 作 用 强 掘 、 强采 、 强 出 ， ● 在 顶板 地 压活 动 前 ， 将 采 场 内 的全 部 矿 石 采 出 ， 实 现安 全 回采 Th e Ap p l i c a t i o n o f An c h o r B o l t i n g Te c b n u e i n t he W a 一pa i Gol d M i n e ya n g Zh e nho ng Sh a o Bi l l n Sh i Ro ng y e X／ ’ “ Um x 2 t y Ar c h e u r ＆ Te ． c h l o g y Li u M i n gs ha n TheC ．- d Adml n f r a t l v eBur e a u Sh a an iPr o v i nc e Abs t r a l Th i s p a p e r de s c r i be s t he a p p l i c a t i o m oI a n c hor bo l t i ng t e c hi fi q ue i n r o o t “ s u pp o r t i n g ．The b a s l e t o r r m ot“d i s pla c e - me 呲to r s u r r o un dl n g r o c k i n s t o p e a r e a na l y , ． e d Cr i t e r i o n f or [ km i t g e q ui l i b r i um i n s t o pa s t a b [ e r i t e r i o n t o r we d 一 u n s t a bl e r o ck i n s t op e a r e a l s o pr o po s e d．Th e t e c hn l qu e s e n t e d in t hi s pa per h a s be ￡ n t e a t e d i n W a ng pa i g ol d mi n e a nd h a d g ot a e t e e l l e n t r e au[ t ． Ke y wor d s a nc ho r b ol t i n g we d ge u ns t ab l e r oc k l i mi t i n g q ui [ i b r i um s t o p e T 0 L _ 上 维普资讯