清平磷礦地下采場(chǎng)頂板長(zhǎng)錨索預(yù)錨固技術(shù)的研究及應(yīng)用

唐剛

摘要：清平磷礦燕子巖礦段采用分段空?qǐng)龇ㄟM(jìn)行采礦作業(yè)，其暴露時(shí)間較長(zhǎng)且回采暴露空間的逐漸擴(kuò)大，個(gè)別礦塊極可能發(fā)生冒頂片幫甚至翻頂?shù)默F(xiàn)象，這不僅會(huì)危及作業(yè)人員和設(shè)備安全，還會(huì)導(dǎo)致礦塊整體回收率降低。因此，針對(duì)頂板不穩(wěn)定的礦塊，考慮回采前將頂板用長(zhǎng)錨索錨固后，再在錨固層下方進(jìn)行回采作業(yè)。本次長(zhǎng)錨索頂板錨固試驗(yàn)選在900中段11礦塊，旨在對(duì)長(zhǎng)錨索固定頂板進(jìn)行實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐不斷優(yōu)化錨固參數(shù)，逐步熟悉并改善施工工藝，充分發(fā)揮頂板錨固的作用，為以后推廣應(yīng)用積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：分段空?qǐng)龇?頂板;長(zhǎng)錨索錨固

0???? 引言

在一個(gè)地下礦山生產(chǎn)中，采場(chǎng)頂板必然具備著保障人員及設(shè)備安全的重要意義[1-4]。清平磷礦燕子巖礦段由于其地質(zhì)節(jié)理裂隙發(fā)育（燕子巖礦段處于龍門山中段陷褶束帶中的大水閘復(fù)式背斜南東翼，以單斜構(gòu)造為主，出現(xiàn)的斷層主要為區(qū)域斷層F2的次生橫切礦體的小斷層，規(guī)模不大，節(jié)理較發(fā)育。），加之其采礦作業(yè)采用空?qǐng)霾傻V法，因此在實(shí)際生產(chǎn)中已有部分礦塊存在翻頂?shù)那闆r，以至于不得不重新拉槽的情況。為避免類似情況再發(fā)生，礦山?jīng)Q定對(duì)900中段11礦塊頂板進(jìn)行長(zhǎng)錨索預(yù)錨[5-8]固試驗(yàn)旨在以合理的支護(hù)方式保障礦山的安全生產(chǎn)。

1???? 工程布置情況

11礦塊設(shè)計(jì)采用中深孔爆破分段空?qǐng)龇?。切割槽布置于礦塊中部，電耙巷布置于908m分層，分別回收上部914m分層、928m分層、944m分層鑿巖巷的礦石。為揭穿頂板，將其與礦體分開，為錨固作業(yè)創(chuàng)造作業(yè)平臺(tái)和空間，分層鑿巖巷（2.6m×2.6m）布置于礦體靠頂板一側(cè)，鑿巖巷局部采用錨網(wǎng)支護(hù)。

2???? 長(zhǎng)錨索頂板錨固試驗(yàn)

2.1? 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

燕子巖礦段礦體整體屬于急傾中厚礦體，直接頂板為SP，礦巖物理力學(xué)性質(zhì)：①礦石體重3.05t/m3，②圍巖體重3.26t/m3，③礦石硬度系數(shù)f=6～8，④圍巖硬度系數(shù)f=8～10。礦塊回采期間由于暴露時(shí)間延長(zhǎng)與回采暴露空間的擴(kuò)大，極易發(fā)生冒頂片幫現(xiàn)象，影響人員作業(yè)安全，同時(shí)造成礦塊整體回收率較低。針對(duì)頂板易冒落的情況，本試驗(yàn)考慮回采前先切開采場(chǎng)頂板，將頂板用長(zhǎng)錨索錨固后，再在錨固層下方進(jìn)行回采作業(yè)。本次長(zhǎng)錨索頂板錨固試驗(yàn)選在900中段11礦塊，旨在對(duì)長(zhǎng)錨索固定頂板進(jìn)行實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐不斷優(yōu)化錨固參數(shù)，逐步熟悉并改善施工工藝，充分發(fā)揮頂板錨固的作用，為以后推廣應(yīng)用積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

2.2? 技術(shù)參數(shù)

錨固頂板使用設(shè)備YGZ-90鉆機(jī)配套TJ25型鉆架，鉆頭直徑65mm。錨固頂板的技術(shù)參數(shù)參考礬山磷礦和開陽(yáng)磷礦的使用參數(shù)并結(jié)合我礦實(shí)際情況確定：燕子巖礦段900中段11礦塊頂板錨固試驗(yàn)，利用各分層鑿巖巷沿頂板鉆鑿一定深度的上向扇形鉆孔（見(jiàn)圖1），其錨孔排距3.0米 ，錨孔穿過(guò)硫磷鋁鍶礦后在砂狀白云巖中施工4.0米以上。根據(jù)本礦塊各分層探明的頂板情況看，巖層不穩(wěn)固與節(jié)理裂隙較發(fā)育，整個(gè)采場(chǎng)共施工錨固頂板錨孔38排，合計(jì)165個(gè)孔，共計(jì)1836.5米。其中，4分層施工錨固頂板錨孔13排，每排施工4 個(gè)孔，平均孔深8 米;3分層施工錨固頂板錨孔13排，每排施工5 個(gè)孔，平均孔深12米;2分層施工錨固頂板錨孔12排，每排施工4 個(gè)孔，平均孔深11.8米。

2.3? 施工工藝

長(zhǎng)錨索錨固具體施工工藝流程：鉆孔—清洗鉆孔—捆綁排氣管、推送鋼絲繩—封孔插入注漿管—注漿。

⑴鉆孔：使用YGZ-90鉆機(jī)配套TJ25型鉆架，直徑65mm，鉆鑿?fù)戤吅髮?duì)鉆孔進(jìn)行清洗。

⑵錨索加工：采用Φ17.8mm鋼絲繩，按實(shí)際鉆孔長(zhǎng)度將鋼絲繩切割成段，除銹去油，鋼絲繩的錨頭加工成倒鉤狀并在距頂端4～5cm處用粗鐵絲捆扎數(shù)圈扎緊錨頭。捆扎錨頭的鐵絲一段緊固排氣管（Φ8mm聚氯乙烯），另一端彎成倒鉤狀，以便送繩時(shí)使用接桿頂送鋼絲繩。

⑶砂漿配制：砂漿所用水泥為425#普通硅酸鹽水泥，水灰比0.4，砂子采用粒徑0.25mm的細(xì)砂。

⑷送繩：人工送繩。利用接桿將鋼絲繩連同排氣管一端同時(shí)送入孔底，孔口以外各留300mm;為防止錨索從孔中滑落，用木楔將錨索固定在孔口;排氣管從孔口引出后用特制的木塞進(jìn)行封口，長(zhǎng)250～300mm。

⑸注漿：注漿管采用高壓管，注漿泵采用TBW型注漿泵。采取由外向里的前進(jìn)式注漿方式進(jìn)行，注漿至排氣管內(nèi)流出漿液時(shí)停止注漿，再用小木塞堵住注漿孔。養(yǎng)護(hù)28天以上。

3???? 礦塊回采及支護(hù)效果

燕子巖礦段900中段11礦塊設(shè)計(jì)為中深孔爆破落礦，采用YGZ-90型鉆機(jī)，鉆頭直徑65mm。炸藥為直徑60mm的乳化炸藥，采用連續(xù)不耦合裝藥，為確保成功起爆，每個(gè)炮孔均為毫秒延期雙雷管。設(shè)計(jì)中深孔排距：1.5m，孔底距2m，炮孔填塞長(zhǎng)度≥1m;

礦塊回采：①切割拉槽利用切割天井和切割平巷的自由面從下向上施工，先用YT-27小鉆把切割天井?dāng)U大，利用已經(jīng)布置的切割槽中深孔輔以YT-27小鉆把切割槽拉到上下相通的寬3.0米的立槽;②以切割槽為自由面分別向兩端退采，每次爆破1-2排中深孔。

施工順序：施工中深孔鑿巖—錨固頂板—注漿錨固的養(yǎng)護(hù)期—拉切割槽——爆破。

目前，該礦塊南端回采完畢，已達(dá)到間柱預(yù)留位置，北端余部分礦體及間柱未進(jìn)行回收。受斷層影響且空區(qū)暴露面積過(guò)大（約500m2），時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，礦塊頂部已垮通950中段12#穿脈。礦塊頂板經(jīng)長(zhǎng)錨索錨固，未見(jiàn)明顯垮塌。

4???? 總結(jié)

本次試驗(yàn)研究針對(duì)頂板易冒落情況，利用礦塊分層鑿巖巷布置上向扇形中深孔、錨孔，并用長(zhǎng)錨索對(duì)采場(chǎng)頂板進(jìn)行錨固，通過(guò)環(huán)境改造，降低了冒頂片幫的可能性。

從該礦塊的生產(chǎn)情況來(lái)看，雖礦塊頂柱發(fā)生垮塌，但礦塊頂板未發(fā)生明顯垮塌，長(zhǎng)錨索頂板錨固所用技術(shù)參數(shù)較為合理，已達(dá)到預(yù)期效果;

綜上所述，此錨固方案一方面較以往礦塊回采作業(yè)中預(yù)留護(hù)頂?shù)V層相比，礦塊整體礦石回收率有較大提高，損失貧化率明顯減小，避免了資源浪費(fèi);另一方面，頂板用長(zhǎng)錨索錨固后，人員在錨固層下方進(jìn)行回采作業(yè)，無(wú)論是使用中深孔爆破落礦亦或利用小鉆落礦，人員的作業(yè)安全性得到大幅提高。因此，長(zhǎng)錨索錨固頂板對(duì)本礦山具有較大的研究意義。

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