淺析大傾角膏層偽斜開采技術與實踐

一、礦層地質及開采技術條件：

㈠產于下寒武系饅頭組三段的含礦層，礦層的頂板為四段的磚紅色泥質泥晶白云巖，頂、底板界線清楚，具有層位穩定、規模大、品位高、埋藏較淺等特點。這個含礦層由1、2號礦層和一個夾層組成，平均厚度5.8米(見圖1)，一號礦層厚：1.69-2.56米，平均1.97米；夾層平均厚度：2.3米；二號礦層厚：0.8～2.16米，平均1.53米。

(二)礦層開采技術條件：(礦層及頂底板巖石穩固性)

1 一膏頂板：磚紅色含泥質微晶白云巖通過試驗巖石抗壓強度392-540公斤／平方厘米，屬完全堅硬穩固層。一般無需大量支護。層理發育，節理不發育。

2 一號礦層：通過試驗，其抗壓強度可達447公斤／平方厘米，一般情況下不易冒落。

3 一、二號礦層間的夾層：泥質泥晶白云巖

據試驗，抗壓強度達700公斤／平方厘米，一般情況無需大量支護。

4 二號礦層：節理裂隙不甚發育，比較穩固。

5 二膏底板：(紫紅色泥質泥晶白云巖)據試驗，抗壓強度平均600公斤／平方厘米。

二 巷道布置：

運輸巷道布置在一膏層位中，掘送開切眼時，由一膏層位穿層至二膏層位(平走)，掘送二膏開切眼。二膏開切眼偽斜掘送，回風巷道布置在二膏層位，開切眼與回風巷道貫通后，回采二膏和一膏。

三 礦房支護：

二膏采用木頂子支護頂板，夾層采用錨桿支護頂板，—膏采用錨桿加鋼帶聯合支護頂板。

1 二膏木頂子支護參數及計算

木頂子采用直徑大于12cm的松木材料

木頂子沿走向布置間距為2.6米，傾斜排距為2.0米。

木頂子迎三角為5－7度。

木頂子抗壓強度為：80kg／cm2(采礦設計手冊：木材物理性能：順紋抗壓強度)

2 木頂子支護密度

二膏礦房的采寬為8.0米，木頂子走向間距為2.6米(每排2根)，傾斜排距為2.0米，頂板支護厚度為0.4米，支護密度為0.13個／平方米，單個木頂子最大支護面積為：8.0m×2.0m／2根＝8.0平方米／根，頂板破碎處加大支護密度。

3 木頂子支護重力計算

G＝a×B×h×v／n＝2.0×8.0×0.4×2.7／2＝8.64噸

G－平均單恨木頂子支護頂板的重量：噸／根

a－木頂子支護傾斜排距2.0米

B－礦房采寬為8.0米

h－木頂子支護頂板的厚度0.4米

v－巖石容重為2.7噸／立方米

n－木頂子個數為2個

4、木頂子允許抗壓強度計算

Q＝q×r2×3.14＝80×62×3.14＝9043kg／根

＝9.043噸／根

Q－木頂子允許抗壓強度kg／根(噸／根)

q－松木單位抗壓強度80kg／平方厘米

r－木頂子半徑6cm

單根木頂子支護強度為9.043噸，大于所支護頂板巖石的重力8.64噸，滿足要求。

4 夾層錨桿支護計算

(1)支護密度

夾層錨桿按礦房中心支護，每排錨桿2根，兩邊采用礦柱支護，錨桿傾斜間距為1.1米，走向間距1.8米，支護密度0.5個／平方米，頂板破碎處加大支護密度。

(2)錨桿長度

經對以往礦房的調查及開采實踐證明，夾層在未被溶蝕的條件下，脫層厚度在0.20.4米之間，因此，錨桿長度按藥卷的固定長度0.5米，加上對頂板的支護厚度0.4米，錨桿打設外露長度為0.05米，所以錨桿長度確定為1.0米。

(3)支護計算

G＝a×B×h×v×e／n＝1.1×5.0×0.4×2.7×2／2＝5.94噸<6.0噸

G－單根錨桿懸吊巖石的重量

a－錨桿傾斜排距1.1米

B－渣槽寬度為5.0米

h－護巖石厚度0.4米

v－上覆巖石的容重2.7噸／立方米

e－安全系數取2

n－傾向每排錨桿個數為2個

每個錨桿的錨固力為6.0噸，大于每個錨桿懸吊頂重量5.94噸，滿足要求。

5 一膏錨桿支護計算

(1)支護密度

錨桿按礦房中心進行布置，每排布置6根錨桿，兩邊有礦柱支護，錨桿走向間距1.2米，傾斜排距1.0米，支護密度為1.33個／平方米，頂板破碎處加大支護密度。

(2)錨桿長度

經對以往礦房的調查及開采實踐證明，礦井西翼頂板脫層厚度在0.5－0.8米左右，因此，考慮到藥卷錨固長度0.5米，維護頂板厚度為0.8米，錨桿打設的外露長度，為0.05米，所以錨桿長度確定為1.5米。

(3)支護計算

由于礦房的采寬為8.0米，錨桿的支護傾斜排距為1.0米，每排錨桿為6根，計算該區域平均每根錨桿懸吊的重量，小于6噸既滿足要求，(錨桿的錨固力6.0噸，通過現場拉拔試驗以及經驗確定)

G＝a×B×h×v×e／f＝1.0×8.0×0.8×2.7×2／6＝5.76噸<6.0噸

G－單根錨桿懸吊起巖石的平均重量噸

a－錨桿傾斜排距為1.0米

B－礦房采寬為8.0米

h－錨桿吊起巖石最大厚度為0.8米

v－巖石容重為2.7噸／立方米

e－安全系數取2

f－每排錨桿數量為6根

每個錨桿的錨固力為6.0噸，大于每個錨桿懸吊頂重量5.76噸，滿足要求。

四、技術性能特點

1 安全對比：

偽斜布置工作面在回采二膏時，相對減小了開采的傾角，從安全角度上講，開采傾角越小回采越安全，偽斜布置工作面可有效的避免因開采角度過大而造成的壓貨及采礦安全事故的發生。

2 回采量的對比：

偽斜布置工作面一方面減小了開采傾角，另一方面增加了工作面的長度，從－245水平西翼55#～60#開切眼布置來看，正常掘送開切眼長度在50米左右，而偽斜布置開切眼長度一般在70米左右，也就是說開切眼長度相對增加了20m，每個礦房二膏多采出的量可增加20m(長)×8m(寬)×1.97m(厚)×2.7噸／立方米(容重)＝851噸；再加上一膏多采出的量20m(長)×8m(寬)×1.53m(厚)×2.7噸／立方米＝661噸；所以每個礦房可多采出851噸+661噸＝1512噸，象這樣偽斜布置的礦房共有6個，總計多采出的石膏量1512噸×6＝9072噸。

3 經濟效益的對比：

既然偽斜布置工作面，石膏產量增加了，所帶來的經濟效益也會隨之增加，按目前石膏市價140元／噸計算，每個礦房可增加實際效益140元／噸×1512噸＝211680元，6個礦房可增加效益211680元×6個＝1270080元。

4 緩解按續壓力：

隨著偽斜工作面開采長度的增加，采場的開采周期相應延長，這樣可以大大緩解采區的接續壓力，同時也緩解了全礦的大接續，為全礦的穩定生產，做出了較大的貢獻。

結束語

實踐證明，對于大傾角膏層的開采，采用偽斜布置工作面是一種切合實際可行的開采方法，不僅增加了安全系數，同時也提高了產量，帶來了更好的經濟效益，也節約了資源，增加了石膏的回采率。大傾角偽斜開采方法的確是一種既安全又實用同時又帶來更大的經濟效益合理的開采方法。