露天轉(zhuǎn)地下回采巷道支護(hù)形式的選擇*

魏大恩

(攀枝花學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院， 四川 攀枝花市 617000)

露天轉(zhuǎn)地下回采巷道支護(hù)形式的選擇*

魏大恩

(攀枝花學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院， 四川 攀枝花市 617000)

尖山鐵礦屬于露天轉(zhuǎn)地下開采礦山，回采巷道位于礦石節(jié)理裂隙較為發(fā)育的地段，為確保生產(chǎn)安全和回采設(shè)備出入采場，對掘進(jìn)回采巷道可能存在的問題進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，采用了局部錨桿加大面積素噴混凝土方式對該巷道進(jìn)行支護(hù)。該支護(hù)方式，可以保證生產(chǎn)安全，降低采掘成本，提高回采效率。

露天轉(zhuǎn)地下；回采巷道；聯(lián)合支護(hù)

為了保持地下巷道的穩(wěn)定性，使其在服務(wù)年限內(nèi)有效使用，首先需要防止圍巖發(fā)生變形或垮落，因此，掘進(jìn)后一般都要進(jìn)行支護(hù)。

蘭尖鐵礦掛幫礦地下開采試生產(chǎn)階段，其回采巷道采用局部錨桿加大面積素噴混凝土方式進(jìn)行支護(hù)。其基于新奧法的聯(lián)合支護(hù)理論[1]，采用“先挖后讓，先柔后剛，柔讓適度，穩(wěn)定支護(hù)”的原則進(jìn)行巷道支護(hù)。

1 礦山基本情況

蘭尖鐵礦為露天轉(zhuǎn)地下開采礦山，采用無底柱分段崩落法回采[2]，階段高度100 m，分段高度20 m，進(jìn)路間距18 m，落頂進(jìn)路間距36 m。其地下開采初步設(shè)計的對象為Ⅷ、Ⅶ、Ⅵ、Ⅴ四個礦帶，礦帶內(nèi)礦體與夾層呈互層狀產(chǎn)出。礦體近東西走向，傾向北，傾角50°～60°，以單斜層狀、似層狀及透鏡狀產(chǎn)出。Ⅷ礦帶礦石最多、品位最高、規(guī)模最大；Ⅵ 礦帶的規(guī)模較大，但品位中等；Ⅴ、Ⅶ礦帶雖然規(guī)模不小，但整體品位偏低，主要為貧礦。礦體內(nèi)的夾石含量一般較低。

2 巷道布置

尖山礦區(qū)試生產(chǎn)階段，主要回采作業(yè)區(qū)為1360分段沿脈(穿脈)回采進(jìn)路、1340分段沿脈(穿脈)回采進(jìn)路，主要的運輸通道為1320分段水平運輸巷道、1300分段水平運輸巷道和采區(qū)斜坡道。

尖山1360分段屬于掛幫礦(原露天開采邊坡內(nèi)的殘留礦石)開采，該分段根據(jù)礦帶分布情況設(shè)計了7條沿脈回采進(jìn)路、8條穿脈回采進(jìn)路，現(xiàn)以該礦1360分段礦體上盤1#穿脈回采進(jìn)路為例，介紹回采巷道支護(hù)形式的選擇依據(jù)。

3 局部工程地質(zhì)

尖山礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造皆為成礦后斷層，主要有北北東向、北東向、 南北向、東西向4組，它們對礦體產(chǎn)生不同程度的影響。北北東向的F318斷層和南北向的 F303、F304、F309、F316、F317斷層對礦體破壞較大, F310、F311、F312斷層對礦體破壞影響較小[3]。

礦區(qū)近地表面主要為弱風(fēng)化帶，垂直向上揭露深度為12.60～177.20 m，該帶裂隙發(fā)育或較為發(fā)育，偶有鐵質(zhì)浸染，巖體主要為鑲嵌或塊狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)固性較好，質(zhì)量中等或良好。弱風(fēng)化帶部分地段可能會出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，對礦床的開采有一定的影響，但不會出現(xiàn)崩幫或垮塌等不利現(xiàn)象。

微風(fēng)化帶節(jié)理裂隙較發(fā)育或不發(fā)育，52%～81%的巖體結(jié)構(gòu)為塊狀結(jié)構(gòu)，巖石較為新鮮。巖體質(zhì)量等級好，巖體質(zhì)量良，圍巖穩(wěn)固性好，微風(fēng)化帶的巖石對礦山開采不構(gòu)成影響。在弱風(fēng)化帶和微風(fēng)化帶鉆進(jìn)時均未發(fā)生掉塊及卡鉆問題。

1360分段1#穿脈回采進(jìn)路橫穿Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ三大礦帶，礦石分別有Fe2、Fe3、Fe4，夾石主要為中粗粒輝長巖ω1、ω2及細(xì)粒輝長巖ω6。輝長巖體節(jié)理發(fā)育，與礦區(qū)斷層產(chǎn)狀及后期巖脈分布一致。

4 支護(hù)方式選擇

地下開采采用阿特拉斯.柯普柯公司Boomer 281掘進(jìn)臺車掘進(jìn)回采巷道，Cop1838ME鑿巖機鑿巖，TORO1400E電動鏟運機出礦[4]。為滿足大型無軌設(shè)備在回采巷道內(nèi)移動，巷道斷面較大，斷面面積達(dá)15.68～16.70 m2，巷道斷面尺寸(寬×高)4.7 m×3.9 m，巷道斷面凈尺寸(寬×高)4.5 m×3.8 m，采用三心拱形式[5]，巷道壁高2.3 m，風(fēng)水管懸掛設(shè)計高度為2.0 m。巷道斷面如圖1所示。

圖1 1360分段平巷斷面

1360分段1#穿脈回采進(jìn)路主要用于鑿巖設(shè)備穿孔作業(yè)和爆破落礦及電動鏟運機出、入鏟裝礦石。

在1360分段掘進(jìn)的穿脈回采進(jìn)路和沿脈巷道，處于局部工程地質(zhì)條件較差的地段，礦巖節(jié)理、裂隙較為發(fā)育，在呈豆腐塊狀的輝長巖體中掘進(jìn)巷道容易發(fā)生冒頂事故，不易成巷；即便能夠成巷，也易發(fā)生大面積冒落，使回采巷道頂板抬高，導(dǎo)致回采鑿巖、裝藥困難，使出礦巷道難以保持通暢。為此，礦山在成巷后采用錨桿進(jìn)行主動支護(hù)，使這些節(jié)理、裂隙較為發(fā)育的輝長巖塊形成一個較為穩(wěn)定的整體，能夠在較長時間內(nèi)不至于發(fā)生冒落，以發(fā)揮錨桿支護(hù)的組合、懸吊作用[6]。錨桿支護(hù)成為該礦在此地質(zhì)條件下大斷面成巷后的主要選擇。

此外，該巷道屬生產(chǎn)巷道，需進(jìn)行穿孔作業(yè)，只宜在容易發(fā)生冒落的部位采用錨桿支護(hù)，且支護(hù)密度和錨桿直徑不宜過大，滿足鑿巖、爆破即可，否則會導(dǎo)致鑿巖鉆頭消耗過大、穿孔成本大幅提高和鑿巖臺車使用壽命嚴(yán)重縮短。

該巷道雖屬采準(zhǔn)巷道，但隨著采場的落礦退采，該巷道逐段報廢，其壽命與該礦塊的備采儲量保有期大體相同[7]。因此，除工程地質(zhì)條件較差的局部區(qū)域和爆破震塌的部分地段外，這些回采巷道選用成本較低、施工簡便的大面積素噴混凝土進(jìn)行支護(hù)。

綜上，該礦回采巷道確定采用局部錨桿結(jié)合面積素噴混凝土方式進(jìn)行簡單支護(hù)。

5 支護(hù)效果評價

該礦根據(jù)國家有關(guān)規(guī)范[8]，利用錨桿與圍巖共同作用原理，對1360分段圍巖條件較差地段的穿脈回采進(jìn)路等采用局部錨桿，施工簡單，施工速度快，成本低，確保了回采作業(yè)的安全。

采用大面積素噴混凝土方式對回采進(jìn)路進(jìn)行支護(hù)，緊隨成巷工作面施工，施工不需要模板，節(jié)約了大量支護(hù)材料，支護(hù)效果不遜于其它支護(hù)形式，契合了回采巷道存續(xù)時間短、必須確?；夭勺鳂I(yè)安全兩大特點，具有極強的針對性，支護(hù)方案在現(xiàn)場實施后，取得了很好的支護(hù)效果。

采用局部錨桿和大面積素噴混凝土的聯(lián)合支護(hù)方式，既確保了回采作業(yè)的安全，又保證了回采巷道斷面規(guī)格，使回采設(shè)備可以順暢出入，大幅度減少了棚、架支護(hù)方式的維護(hù)工作，降低了回采成本。

6 總 結(jié)

回采進(jìn)路采用局部錨桿和大面積素噴混凝土支護(hù)方式很好的達(dá)到了支護(hù)目的，但其仍存在不足。一是回采鑿巖時，錨桿損傷鑿巖機鉆頭的情況時有發(fā)生，增加了炮孔穿鑿成本；二是回采巷道大部分區(qū)域采用簡單的素噴混凝土支護(hù)，承壓強度有限，前排炮孔爆破時，導(dǎo)致后面一定范圍內(nèi)的噴層裂口、脫落，甚至直接導(dǎo)致大面積頂板冒落，影響鏟運機出礦作業(yè)安全。施工中往往采用二次噴射混凝土的方式來解決，既不長時間地影響生產(chǎn)進(jìn)度，又確保了作業(yè)過程中的安全，可較用的發(fā)揮噴射混凝土支護(hù)的優(yōu)點。

[1]何滿潮.軟巖巷道工程概論[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1993.

[2]王秀遠(yuǎn).無底柱分段崩落法在尖山鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采中的應(yīng)用[C]//魯冀晉瓊粵川遼七省金屬(冶金)學(xué)會第十九屆礦山學(xué)術(shù)交流會論文集(采礦技術(shù)卷).桂林：中國地質(zhì)學(xué)會，2012.

[3]文青龍,等.孔底起爆技術(shù)在上向扇形深孔爆破中的應(yīng)用與研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2015

[4]張正明，黃興益.無底柱分段崩落法設(shè)備配套選型[J].昆明：有色金屬設(shè)計，2012,39(4):1-6

[5]趙興東，于慶磊，等.井巷工程(第2版)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2014.

[6]徐干成，鄭穎人,喬春生,等.地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京:中國水利水電出版社，2013.

[7]解世俊.金屬礦床地下開采(第2版)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

[8]GB 50086-2015.巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范[S].

2016年度四川礦產(chǎn)資源研究中心項目(SCKCZY2016-ZC04).