锡矿山锑矿采场支护技术的应用和发展.pdf

锡矿 山锑矿采场支护技术 的应用和发展 婀 舳坚 茎 ． 罗 [ 提 要 ] 幸文系境地用连了在懵矿山锑矿矿岩条 件下来境支护拄木的垃用和赛晨过程井对_矿山 关 键词 采 场支护 锚杆 技术 锡 矿 山 锑 矿 属 缓 倾 斜 似 层 状 中 厚 矿 床 ，赋存 于 厚层页 岩之下 的 硅化 灰岩 中 ． 从上至 下有三个 主要含 矿层 ．矿体厚 度1 3 0 m不算 ．倾 角 一般 为 1 O一2 O。 ，局 部达 3 5 5 5。 ．矿体坚 硬稳 固 ， f 1 01 8。顶 板 有 厚 层页 岩 ．黑 色 薄 层 页 岩 或 页 岩 互 层 ．破碎 炭质页 岩三大类 ． f 2 6，不稳 固或极不 稳 固 。底板 为灰 岩 或硅化 灰岩 ， 稳周 ， f 1 01 8。 1 采场支护形 式的发展 1 9 6 2 年 以前 ，开 采 顶板 不稳 固的矿体 一 般 采用 留矿石 护顶 的方 法 ．利用矿 岩的 自身 强 度 自然支 撑顶板 ，从6 0 年代 开始 ． 特别是近1 0 年来 ， 在科研单位的协柞下 陆续发 展 了锚杆 、喷 射混凝 土 、喷锚联合 等 多种 支 护形 式 ，所采 用的锚 杆 有金 属楔 缝式锚 杆 、楔管式锚 杆 、管缝 式锚杆 、水 泥药卷锚杆 四种 ． 1 ． 1 金 属楔 缝式锚杆 支护 金 属 楔缝 楔式 锚 杆 于i 9 6 2 年 l 1 月 在南 矿 五 中段 开始试 验 ， 1 9 6 4 年 后 全局 大 面彩、 推广应用这种方法 ．锚杆体长2 ， 3 m，直径 2 5 mm。 杆 拄安装 与 工作 面凿岩 同时进行 ，基 本 网度 为间距l m 、排 距0 ． 8 m ．生产中可 根 据实际情况适当调整 。 楔缝锚杆结构简单 ， 加工容易 ， 矿山 评 价 爹 7 ， 自己能大批生产制造 锡矿山采用这种方 法成 功地 开 采了顶板岩 层f 36 纳薄 至 中 厚缓 倾斜 矿体 ，平 均 回采 率较 留矿石 护顶 方 法提高 了l 1 一2 0 ，收到 了较好 的经 济效果 ． 然 而 ．深 部 七 中 段 距 地 表 3 0 0 m以 下 ，因深度和 井下坍 落 区的影 响 ．杆柱房 柱法 应用遇 到极大 的 困难 ．曾经改 点柱 为 连续 矿柱 ，缩 小矿 房跨 度 ，但杆 柱脱 落 ． 顶板 冒落 现 象 依 然 十 分 严 重 。这 充 分 表 明 ． 在深部高地压条件下 ，由于锚固点周 围的高应力集中 ， 使其周 围软岩破碎 ， 锚 杆难 以在软岩 中达 到足够 的锚 固力 ．1 9 8 4 年楔管式锚杆试验成功后 ． 这种锚杆逐 步 披楔管式锚杆取代 ． 1 _ 2 楔管式锚杆支护 1 9 8 2 年锡 矿 山和长沙 矿 山研 究所 、长 沙锚杆厂等单 位合作 ， 研制了金属楔管式 锚 杆 ， 1 9 8 3 年在北 矿 正式进 行 了工 业 性试 验 ， 1 9 8 4 年后全局普遍推广应用 ．目前 ， 该锚杆 仍是北矿 唯一使 用 的一种锚杆 ． 这 种 锚 杆 的 功 能 是 上 段 起 点锚 固作 用 ，下 段 产 生 摩 擦 锚 固 作 用 ．选 用 l 寸 2 5 ， 4 ram 水煤气管制造锚管 ． 顶锚段长 l m ，其 中楔 子 长 O ， l m ，上 楔 上 端 厚 1 ． 5 c m下楔 下端厚2 ， 5 c m ． 这种锚 杆功 能较 金属 楔缝式 锚杆 有优 越之处 ，它既能胀开双楔起点锚固作用 ， 又 能发挥摩擦 锚 固作用 ．在 阻止 围岩错 动 售矿l l } 讳 采墙支护技术曲应用和发展一 祝禄发 一1 5 一 维普资讯 方 面有 较 强 的 能 力 。该 锚 杆 的 拔 出 力 为 1 0 t 以 上 ，软 硬岩 层 均 能 适 用 ．但 成 本 较 高 ，容 易 锈蚀 ，不适 宜服 务年 限较长 的工 程 。 1 ． 3 管缝 式锚杆 支护 1 9 8 5 年 ，锡矿山南矿试验使用 了管缝 式 锚 杆 护 顶 。锚 杆 选 用 长 1 ． 8m ，直 径 3 9 mm ，管体开缝宽1 5 mm ， 钻凿小于锚杆 直 径 13 ram的钻 孔 ，用 上 向式 钻机 顶 紧 锚杆即可完成安装任务 。 这种锚杆安装简便 ，费工费时少 ， 安 装 后 马 上 能起作 用 ，成本 低 ，在爆 破 或顶 板 发生 移 动后锚 固效 果好 ，对 软弱 围 岩 有 很 好 的适 应 性 ，锚 杆 拔 出力 一般 在61 2 t 之间 ．由于这种锚杆是利用缝管张力与岩 层摩擦 起 加 固顶 板 的作 用 ，因此 ，对钻 孔 直径要 求较高 。但只要认真操作 ，选取适 当规格 钎头 ， 一般均可达到满意的安装质 量 ．该锚 杆 目前 已被水泥药 卷锚 杆取代 ． 1 ． 4 水 泥药 卷锚 杆支护 1 9 9 0 年 ，锡矿 山引进 了水 泥药 卷 锚杆 专利 技术 ，先在修 配厂 进行 水 泥药卷试 制 ， 试 制成功后在南矿进行 了近二个月的 现场试验 ， 并取得 了成功 ．耳前该锚杆已 在南矿普遍推广应用 该锚 杆 由螺 纹 钢 、水 泥速 凝药 卷 、垫 板 也可 不加 垫板 组 成 ，药 卷 长2 3 0 mm ， 直 径 3 2 mm ，每 卷 重 1 8 5 g，螺 纹 钢 直 径 1 6mm ，长 2 m ，垫 板 规 格 为 1 5 0 m m 1 5 0 ram 6 ram ． 锚 杆 安 装 可 以 与 工 作 面 凿 岩 同 时 进 行 ，用 直径 为3 63 8 mm的钻 头 钻孔 ，孔 深2 m ， 每个钻孔使 用药卷9 1 0 个 ， 打完 孔 后 紧 接 着 进 行 锚 杆 安 装 ，将 药 卷 每 隔 2 0 s 依 次 放入 水 栖 中浸 泡 ，浸 水3 01 0 0 s 按 药卷 出厂 说 明 书 当批 所 标 浸水 时 间 后 将药 卷拿 出立 即用 炮棍送 人孔 内 ，装药 时 要稍 用力 ，以防药卷精落 ．药 卷装好后用 手 将螺 纹钢插 入 孔底 ，若 未 到位 时 可套 上 冲杆 和 导筒 用 钻机顶 紧 ．如需 要安装 垫 板 ，应 采用 下端 焊有 挡环 的螺纹 钢 ，并 事 先 把垫 板套在螺 纹钢上 。 水 泥药 卷锚 杆从 锚 固功能 来 看 ，属全 长度粘结岩体 ，具有和砂浆锚杆一样的作 用 ，但作 用时 间 比砂 浆锚 杆 要快 ， 6 0 rai n 后锚 固力可 达到69 t，对岩 石的适应 性很 强 。对于阻止围岩位移 方面的效果要比点 锚 固锚杆 好 ，除 了极 为破 碎 的岩 石不太 适 用外 ， 一般都能适应 ．该锚杆在煤炭系统 得到 了较好 的应 用 ，它批 量生产 ，每卷药 卷 约0 ． 20 ． 3 元 ，部 分 金 属矿 山 也开始 使 用 ，是 韫有 发展前 途 的采 场支护 方式 ．它 的缺点 是 药卷 浸泡 时伺 不易 掌握 ，安装 后 不 能马上 起作用 ，岩石 破碎 不 稳 固时 需要 采取临 时支护措 施 ． 1 _ 5 喷射混凝 土与喷锚支护 喷射混凝 土支护在采场支护 中的应用 不 如巷道 支护 广泛 ，仅在顶 板 坚硬 较稳 固 的高采场 1 0 m左右 使用 ， 以支护顶板岩层 裂隙问小块危岩和防止再生浮石 ，喷射厚 度5 0 ram左右 ．喷浆采 用Z HP一2 型 转盘式 喷浆 机 ， 4 2 5 硅 酸盐水 泥 、中或粗粒河砂 并添加一定 比例的速凝剂 ， 灰砂 比为1 3 1 4．设备一般置于采场上端的通宵风或充 填 平 巷 内 ，混 凝 土 经 管 路用 风 力 送 到 采 场 。 喷锚支护一般在采场结束采矿 ， 正准 备大量 出矿 前进行 ，先锚后 喷 ，喷 浆厚度 5 0 7 0 mm ， 锚杆选用管缝式或楔管式 ， 长度 1 ． 82 m ，网度 l m l m ．喷锚支护适 应范 围太 ，用 于开 采 矿石稳 固 、顶 板稳 固 或不太稳 固 ，一次采高在1 01 6 m的各类 采场 ，特别适 应 于 开采厚 度 不均 匀而难 以 正规分层回采的采场 ． 在几 十年的生 产实 践 中 ，我 们认识 到 采场 支 护直接 影 响采矿 方法 的 选择 ，随 着 一1 6 一 有色矿山一l 9 9 3 且 维普资讯 采场 皇护技术水平不断提高和支护成本下 降 ，即使 矿岩稳定性较差 ． 也可以采用安 全 高 效率 低成 本 的采矿 方法 ，矿石损 失贫 化指标 能得 到改 善 ．因此 ．采用合理 的采 场 支护 形式 可 以 扩大某 些采 矿方 法 的 适应范围 ， 改善采场安全生产条件 ， 提高 开采经济效益 。采场支护 技术水平的不断 提高 ，扩大了资源 回收范围 ．完善 了采矿 技术 ， 使 得采矿技术 得 以全 面发展 。 2 锡矿 山采场支 护方 法 的评价和展 望 锡 矿山采 场支 护 技术 经 过4 0 余 年 特别 是近十年的迅速发展 ．在不断吸收国内成 功 经 验 的 同 时 ，逐 步 形 成 了本 矿 山 的特 点 ． 是我国金属矿山中掌握采场护顶技术 较好的矿山之一 。 6 0 年代以前 ，锡矿山普遍采用顶板 留 矿护顶的房柱法开采 ，矿石圊采率始终在 7 O 左右徘徊 。随着 开采 向东部 发展 ，薄 矿体 比例逐年增加 ． 且薄矿体品位较高 ． 由于受地 质构造 运 动影 响 ，页 岩 顶板下 尤 为富集 。如不改变原有的护顶方法 ， 将严 重降低矿山开采经挤效益 。取消矿石护顶 层 ，用 杆 柱 锚 杆 房 柱 法 开 采 薄 及 中厚 矿 体 ，矿石 回采率 可得到显著提高 。 实践证 明 ． 1 9 6 4 年至1 9 6 7 年 问 ． 薄及中厚矿体改 为杆 柱 锚 杆 房 柱法 开 采 后 占采矿 比重 约 4 D ． 矿石回采率由1 9 6 4 年前的7 0 左右 上升到8 O 以上 ， 该类矿体平均回采率提 高 1 1 一2 0 ％ ，并 且 改善 了安全生产条 件 。 对于厚矿体和厚度变化较大的矿体 ． 在出矿与充填过程中往往要架设梯子才能 处 理顶 板松石 ．碰到 顶板暴 露页 岩时 ．常 显得无能为力 ， 使采场作业安全面临很大 威 胁 ，特别 是局 部厚 度 超过 l O m的矿 体 ， 因不 能正规分 层 回采 ，给采 矿作业 带来 了 很 大 困难 ．喷浆 、喷锚 支护技术 的应用 ． 使这些问题迎刃 而解 。一次采高在 1 O 一 1 6 m的各类采场 ．开采厚度不均匀而难于 正规分层回采的采场 ， 采用喷浆 、喷锚支 护 回采工艺可得到简化 ． 并能提高采矿 强度 ，缩短 回采 周期 ，降低 贫化率 ．提高 矿石 圊采 率 。 但也应该看到 ，锡矿山采场支护尚存 在 许多 问题 ．主要表 现在设 备落 后 ，机械 化程 度不 高 ．劳 动强 度大 ，支 护成本高等 方面 。特别是厚矿体采场顶板 ． 仍然只能 以矿石 自然支撑为主 ．目前还不能完全取 消矿石护顶层 ．限制 了矿石 损失率的 降 低 。 今后 ． 还应在以下几个方面进一步开 展研究工作 1 加强 对岩体力学 的研究 工作 。通过 对岩 体结构 特征和质 量评 价 ．以及地 压与 采扬尺寸关系的深人研究 ，阐明在锡矿山 疆 板岩层条件下 ，锚 杆 支护 形式和参数 ， 更加合理和有效地使用锚杆支护技术 ． 2 水泥药卷锚杆是具有发展前途的新 型锚 杆 ，随着该锚杆 的 广泛推广 ． 使 用量 增大 ， 水泥药卷 成本 出厂价格0 ． 4 5 元 ／ 卷 可得到降低 ． 使水泥药卷锚轩支护更加 经济 。 但如何保证药卷质量稳定可靠 ， 将 是决定该种锚杆在锡矿 山能否发展的关键 因素 ，尚需要我们在这一方面进一步做工 作 。 责任编辑 解忠 鲁矿山镑矿栗努支护拄术舯应彤和发展 辊替发 1 7 维普资讯