切缝加锚杆综合措施在金圆公司的应用.pdf

2 0 0 2年 8月 第 3 1卷第 4期 有 色 矿 山 Non f e r r ou s M i n e s Au g． ． 2 00 2 V o 1 ． 31 NO． 4 切缝 加锚杆 综合措 施在 金 圆公 司的应用 刘 晓 东， 高建 央 张家 I I 金 圆黄 金有 限 责任 公 司，河 北 宣化 0 7 5 1 4 8 【 关键词 ]切 缝 ； 底 应 力 ；臌 起 ；天 然切缝 [ 摘要 ]施 工 中应 用 巷道 围岩 切缝 法 的 岩石 力学 理论 分 析 ， 采 用锚 杆 支 护 法 解决 底 板 臌 起 现 象 ， 收到 良好 效 [ 中图 分类号 ]TD 3 5 3 ． 9 [ 文献 标识 码 ]B [ 文章 编 号 ]1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 4 0 0 1 4 0 2 Ap p l i c a t i o n o f k e r f a n d r o c k b o l t i n J i n y u a n Go l d Co． ，LTD． LI U Xi a o - d o n g ．GAo J i a n y a n g Z h a n g j i a k o u J i n y u a n Go l d C o． ，LT D． ，Xu a n h u a 0 7 5 1 4 8 ，C h i n a Ke y wo r d ske r f；bo t t om s t r e s s；h e a v e；na t ur a l k e r f Ab s t r a ct Ba s e d o n t he t h e or y o f r oc k m e c ha ni c s t ha t a ppl i e d i n c o unt r y r o c k ke r f ， a nd us i ng b ol t s up p or t c a n r e mov e t he he a ve o f bo t t om ， whi c h ge t s go o d e f f e c t i n p r a c t i c e． 1 日 『J舌 张家 口金 圆 黄 金有 限 责 任公 司 西 坑 井 口 1 3 7 0 中段的运输平 巷的 F 3 7号 断层 是臌 起 多发地 段 ， 为 减少 底板臌包所 引起 的底 板 位 移， 用支 架无 法 与变 形量太大的巷道 相适 应， 支 架可 缩量 不 能与 之相 匹 配， 必须 采取减少 巷道 围岩变 形的措 旋 。旋 工 中应 用巷道 围岩切缝 法 的岩石 力学 理论 进 行分 析， 取 得 了 良好的效果 。 2巷道 周 边 围岩 切缝 法 简介 据 资料记载 ， 早在 1 9 6 6年德 国人巴托 门提 出了 在巷道 围岩 上开切 缝 来减少 巷道 围岩 应力及 应 变 ； 1 9 7 6年苏联 人雅 可 夫等 也进 行 了这 方 面 的 研 究工 作。根据前 人理 论 ， 本 文对 本公 司 巷道 围 岩的应 力 与应变进行 了对 比分析 ， 分析过程 见图 1及 图 2 。 图 1表示 在巷道底板上开 切缝与不开切缝 两者 的应力 变化情 况 。图 中 H为 垂直应 力 ， 为水 平 [ 收稿 日期 ]2 0 0 2 0 4 0 8 [ 作者 简介 ]刘 晓 东 1 9 7 2一 ， 河 北 尚 义 人， 助 理 工 程 师 ， 从 事矿 山采场 管理 工 作 。 应力 。图 中 P 表示 厚 岩应 力 ， 由于在 巷道 中切 开 切缝 ， 巷道 围岩变 形 的特 征 及支 架变 形 的特 征就 会 完全改 变它 的地 压应力 状 态， 使 周边 地 压应 力方 向 由原来的扩散性 变 为相互 作用性 。在切缝范 围 内缓 解 了支撑压力 ， 且使 其作 用 力往 深 部 移动。 由于 切 缝 的存在， 破坏 了原 来的应力场 ， 开始 先在切缝 中形 成变形 ， 当其 压 实后 ， 消除 向巷 道 空 间 方 向 的变 形 量 。 l6 E ／ l ⋯ ， ⋯ 图 1 切缝对巷道围岩应力的影响 n 一 已切开 的空 间 ； 6 一 折 皱岩 层 区域 图 2表 示 各 种 不 同切 割 深 度 对底 板 岩 层 的影 响， 总结 有两类。 1 当 a ／ b1时 ， 即 切缝 较浅 ， 则 现 实 中为底 板形成 弯 曲变形 。 2 当 a ／ b 1时， 即切缝 较 深， 则 形成 剪切 变 维普资讯 第 4期 刘晓东等 切缝 加锚杆综 合措施在 金圆公司的应 用 1 5 一＼ f l 垂 l 图 2 不 同 深度 对 围岩 变形 的 影响 形 ， 根据岩 石 力学分析如 下 r P X 1． 5 ／b 式 中 1 ． 5 矩 形断面 的最大 剪应力 与平均 应力的 倍 数 ； r m a x 最大 剪应力 ； 因此 得P r X b ／ 1 ． 5 P最 大底应 力； r 岩 层的容许抗剪 强度。 如果 取 一 般 软 岩 石 的 抗 压 强 度 为 2 0 0 k g ／ c m ， 即 2 0 0 0 t ／ m ， 取抗剪 强度 r B为其 1 ／ 4 ， 即 5 0 0 t ／ m ， 若 取 切 割 深 度 为 b2 m． 则 得 P 5 0 0 X 2 ／ 1 ． 5 6 6 6 ． 7 t ／ m 。这 样就 看 出 已切割 的 岩层 成 为抵 抗 底 板变形 的阻力。 如 果在 实践 中再 加 以锚杆或 其 它支 护措施 ， 就 会加强 巷道 周围岩体 的坚 固性 和减 压后 岩体节理 的 松散带来 的其它危害 。 3切 缝 法 在 生产 中的应 用 切缝法 在巷道 中采 用的切缝方式共 可归纳为 四 类 ． 如 图 3所 示 。 a b c J ‘ 1 J 图 3各种 切 缝法 3． 1 切缝法对应 力所 引起应变 的解决 张 家 口金圆黄金 有限责任公 司小营 盘矿床属热 液裂隙充填类含 金 石英 脉 的蚀变 型 缓倾 斜矿 床， 矿 体埋 藏浅， 厚度不稳 定， 受 围岩和构造 的控 制较为严 重 ， 尤其是成 矿后期 构造 使 矿体 的连 续性 和 稳 定性 受到严重 破坏， 这 就给 采 矿 带来 了较 大 的技 术性 难 题。如 1 3 7 0中段 F 3 7号断 层所引起 的大 巷臌包． 大 巷共穿越 F 3 7号断 层长 度为 3 0 m， 由于断 层 长度太 大． 大 巷穿越 时较 困难。采 用木栅密集 支护大巷， 一 次性 投入了 1 8 7架 木栅 ， 而且 每年 由于大 巷底 板 臌 包需更换木栅 1 0 0多 架， 需投 入大 量 的 人 力物 力 来 维护， 应用切缝法 见图 3中的 a 加 锚杆 支护 后， 彻 底解决 了膨包 现象 ， 使生 产安 全得到 了保 障。 3 ． 2切 缝法的实 用性 运 用 图 3的 a法 ， 施 工 的 切 缝 0 ． 6 m， 深 2． 0 m， 其截 面 如 图 4所 示， 锚 杆 长 2 m，圆 钢 锚 杆 中 25mm 。 图 4切 缝加 锚 杆法 截 面图 通过 对 比切缝 法 比通 常 支护 在 1 3 7 0中段 一年 的 费用就可节约 1 6万元 见表 1 。 表 1 支 护费 用 对 比 切缝 法加 锚杆 改变 了原 来 的应 力场， 克 服 了木 支护方法 的缺 点， 消除 了膨包现象 ， 为生产提供 了通 畅方便 的运输 ， 提高 了 1 3 7 0中段 的出矿能 力。 3 ． 3 对裂隙 的合理应 用 在采 矿过 程 中， 一 般认 为裂 隙是 采场 不安 全 的 因素之一 。从本 公 司生 产实践 得 知， 裂 隙是 天 然的 切缝 ， 通过对 裂隙的合理 处理 和利 用， 它可将 应力传 向裂 隙的根部较远地 带。 1 平 巷遇 到 裂 隙， 用 喷浆 或 木 支护 即 可减 少 裂 隙的危 害， 将 裂隙为切缝法 创造 良好 的应用条件 。 2 对 于采 场 中遇 到 裂 隙， 可 以先 用 锚杆 支护 后， 首 先 回采其 5 m 以外的矿带 ， 按 先里 后外 的退式 回采方 式进 行放 顶 回采 ， 然后 退 到裂 隙带 后 2 m 处 再 进 行 前 进 式 放 顶 回 采 ，锚 杆 还 可 以 再 利 用。 1 3 6 09 块段 右，进 路 就 是 一 项 成 功 应 用 裂 隙 的典 范 。表 2为 1 3 7 0中段 1 3 6 09块 段 采场 应 用裂 隙 前后 的技 术指标 。 下转 第 1 8页 维普资讯 1 8 有 色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 1卷 比较 方 便 。 3 效 益 分 析 本矿 实际选 冶综 合回收率 为 9 3％， 矿石 二次 倒 运增 加 费用 5 ． 7 2元／ t ， 2 0 0 1年 国家 黄 金 平均 收 购 价格 7 1 ． 3 4元／ g ， 根 据 以上数据进 行分类 分析。 3 ． 1 极薄矿脉 的压顶回采 、 削壁与水砂 充填相结 合 的施工方 案 从 2 0 0 0年 5月 开 始 在 一 1 l O m 中 段 4 3 1 0 0 、 4 3 0 9 8 、 4 3 1 1 2采场 ， 一1 5 0 m 中段 的 5 3 1 0 41 、 5 3 1 8 8 采场，一1 9 0 m 中段 6 3 1 0 41采场进行 了试验 推广 。 各采场 的共 同特点 矿体呈条带状 多条分布 ， 每条矿 体厚度大 部分较 小， 最小厚度 0 ． 3 ～0 ． 5 m， 按水平 分 层进路式 回采， 贫 化很大， 出矿品位 降低 ， 效益 低下。 对独立 的薄矿体进行削壁 充填结合水砂 充填的 回采 方法， 出矿品位 明显提 高 ， 根据 生产统 计 数据 分 析， 2 0 0 1年 1月到 2 0 0 1年 1 2月底用 削 壁 充 填结 合 水 砂 充填的 回采 方法 共 回采矿 石 5 1 2 6 t ， 出矿 品位 比 普通 进 路 式 回 采 提 高 0 ． 7 4 g ／ t ， 采 矿 贫 化 率 降 低 1 2 ％， 矿 石平均品位 由 4 ． 2 0 g ／ t 提 高到 4 ． 9 4 g ／ t 。年 新增 效益 2 2 ． 2 3万元。 3 ． 2 独条进 路回采后压顶 作业方案 对于 3 脉矿体 倾 角较 大 而 矿体 厚 度 在 1 ． 2～ 3 ． 5 0 m 的矿体 ， 采 用进 路 回采后 针对 矿体 压 顶的 回 采方 式， 较 好的解 决 丫生 产盲 目性 大 及采 矿 贫 化大 等 问题 。 由于爆 破 作业 由压顶 代替 掘进 ， 采 矿成本 下 降。根据生 产统计数据 分析， 2 0 0 1年 1月到 2 0 0 1 年底 用独条 进 路 回采 后 压顶 作 业 方 式 共 回采 矿 石 6 8 5 3 t ， 矿石 平 均 品 位 4 ． 8 3 g ／ t ， 采 矿 爆 破 成 本 下 降 1 ． 0 2元／ t 。年节 约爆破材 料费用 0 ． 7万元。 3 ． 3 较厚矿 体连续进路 回采方式 对 3 脉较厚矿 体采 用连续 进路 回采方式 ． 2 0 0 1 年 1月到 2 0 0 1年底共 回采 矿石8 3 6 7 t ， 矿 石平 均 品 位 4． 7 5 g ／ t 。 3 ． 4 3 脉采场 探采结合 方案 探 采结 合的 采矿 采 场分 层联络 巷 、 回采过 程中 补充探 矿工 程所产 生的大量废 石大部分倒 入 回采结 束的进路 中， 减少 了废 石的提 升 及处理 费。2 0 0 1年 3 脉 采 场 共 倒 存 废 石 2 1 8 4 t ，提 升 成 本 是7 ． 1 8 元／ t ， 年节约废 石提升 、 处理 费 1 ． 5 7万元。 4 结 论 薄矿脉 采矿方法改进 方案基 本解决 了原 来水平 分 层进路采 矿工艺 中损 失 、 贫化率较高 的问题， 同时 在采矿过程 中新探 出较 多新增储量 ， 降低 了探 矿 、 采 矿成 本， 提 高 了矿 山经 济 效 益 ， 延长 了矿 山服 务 年 限 。 上 接 第 1 5页 表 2 自然裂隙应用前后效果对比 从表 2看 出 1 3 6 09块 段 采 场 应 用 自然裂 隙 后， 大大 降低 了损 失贫 化， 提 高 了回 采率， 既 提高 了 经 济效益， 也避免 了采 场大 面积坍 塌 涌 落废 石 压矿 的现象， 给工作环境增大 了安全 系数 。 4 结论 采用切缝法加锚 杆控 制地压造 成巷道 臌包现象 的合理 应 用， 既可 在 平 巷 解 决 应 力 、 应 变 引 起 的臌 包， 也 可在采场有 效 的解 决 顶板 冒落 和 大面 积 片 帮 问题 。可 见切缝法 加锚杆处理 巷道臌包 在张家 口金 圆公 司西坑 1 3 7 0中段 巷道 中的应 用是成功的 ， 取得 明显 的经济 效益和施工 简单 、 安全可 靠的技术效 果。 但能否在其它 岩石 的 巷道 中推 广 和应 用， 还 有待 进 一 步的完善 和提高 。 [ 参考 文献 ] [ 1 ] 钱 鸣高 ． 采场 矿 山 压 力 与 控 制 [ M ] ． 北 京 煤 炭 工 业 出 版社 ． [ 2] 郑 永学 ． 矿 山岩 体力 学 [ M ] ． 北京 冶金 工业 出版社 ． 维普资讯