安全控制上盘破碎层的采矿工艺技术研究

深部复杂矿位于矿床深部标 高-500 m 以 下，矿体呈层状和似层状产出，顶板围岩大都为黑云变粒岩，斜长角闪片麻岩等，岩体整体性较好，裂隙不发育，其坚固程度较好。矿岩硬度系数f=8～10，其整体性一般较好。矿脉受构造控制，其下盘倾向为101°，倾角16°，上 盘 倾 向 为87°，倾 角19°。矿 体厚度2～14m，平均水平厚度4.5m，矿体平均品位2.71g/t，矿石体重2.56g/t。岩体力学测试结果和岩心RQD 值统计结果显示：从钻孔地质编录资料来看，矿体顶底板的岩石质量指 标 RQD 值 平 均 为 85%，矿 体 RQD 值 多 为100%。矿体顶板发育花岗质、大理岩质碎 裂 岩，局部见碳质断层泥，总体看矿体顶底板工程地质条件较好，适合开挖。直接近矿围岩和矿体局部较破碎，力学性质较差，特 别 是1～2 m 的 近 矿 石 墨 化 碎 裂岩极其破碎，完全没有自稳能力。综上所述，矿区属工程地质条件中等类型，矿体水文地质条件简单类型。岩体物理力学参数和初步分级结果见表1。

2 采矿工艺技术研究

采矿方法为上向分层充填采矿法，沿走向每30～40m 划分矿块，矿块高为中段高 度，宽 为 矿 体 水平厚度。沿矿体倾斜方向划分分段(分层)，分段高内的矿体实行分层回采和充填，采用浅孔分层爆破落矿，铲运 机 分 层 出 矿，回 采 后 采 用 分 层 尾 砂 充填，相邻采场间采用钢构包土工布成墙隔离。由于上盘破碎，所以关键点是上盘留厚度1～1.5m 临时矿壁和加树脂锚杆进行联合控顶护顶，采场内依据顶板暴露面积和顶板稳固程度考虑留设部分小型矿柱用以控制顶板和确保采场回采期间安全，自下而上分层回采分层充填直至全矿块回采和充填完毕。分段(分层)间联系由采区斜坡道和脉内充填回风井承担。

2.1 采准工程布置

采准工程有下盘斜坡道、穿脉联巷、5个分层联络巷、脉内通风充填天井和拉底切割平巷。施工步骤为先在-571m 水平穿脉内紧贴矿体下盘脉内向北两侧施工拉底巷道。二是北拉底巷端部，且在矿体下盘脉内向上施工一条断面为1.8m×1.8m、倾角为16°的通风行人充填天井，上 至 该 采 场 最 上一分层联络巷道并与现有采场斜坡道贯通。天井贯通后试验采场可开始采矿作业，每分层高度为3m。在采场单分层回采暴露面积达到一定程度后预留矿柱用于支撑顶板，该采场内在__分层穿脉巷道南北各预留一个3m×3m 的点柱。在上盘设计边界处采用钻机垂直方向钻探护顶层的厚度，以确定在矿体上盘留设1～1.5m 厚的矿壁，后采用4m长的树脂锚杆进行支护，实现对上盘破碎岩体的联合支护控制。待该分层全部回采结束后，一次性爆破崩落整个1.5m 的护顶层，崩落护顶层高度有控制要求，后迅速出矿、清理工作面、架设充填挡墙，而后胶结充填__层，充填至顶板留0.5m 空间位置处。待充填体胶结后即可开始第二分层巷道的施工和回采，以上分层充填采用尾砂非胶结充填，每分层必须靠上盘留设1.5m 的护顶层。

2.2 支护方式及支护参数

依据矿山目前常用的支护方式，主要采用树脂锚杆进行支护，在前期该类型支护方式取得了比较好的效果，所以此次采场内上盘支护继续采用该类型支护方式，关键问题就是合理确定支护参数。

2.2.1 支护参数确定

根据初步岩体系统分级的结果，无支护的最大跨度 D 与岩体质量Q 有如下关系：D=2×ESR×Q0.4，ESR 为开挖体的“支护比”，矿山巷道的支护比可取ESR=1.6～2，而对于临时性的矿山巷道，如采场，可 取 ESR=3～5，根 据 矿 岩 的 分 类 结 果，取ESR=3，得出 矿 岩 的 无 支 护 最 大 跨 度 为 D =15.0m。采场 顶 板 的 最 大 暴 露 面 积 推 荐 控 制 在 400～600m2以内。采 用 经 验 公 式 计 算 得 出 矿 体 顶 板 的支护参 数 为：锚 杆 长 度 必 须 大 于 2.1 m，锚 杆 间 距1.05m，锚杆直径为19mm。以此为参考进行采场支护设计和确定施工参数，实际工作中可以依据工作上的便利选择比计算参数稍大一点的锚杆。对于矿体上盘的树脂锚杆参数则以此为参考进行计算，上盘有2m 厚的不稳定层，留1.5m 厚的护壁，锚杆打入基岩0.5m，则计算上盘锚杆长度为4m。其余参数一致。锚杆布置形式见图1。

2.2.2 施工工艺作业要求

(1)设计上盘支护采用现有加长树脂锚杆，锚杆单长2m，直径18mm，锚杆施工孔深3.5～4m，要求单孔内安装2根锚杆，锚杆间采用现场焊接或增加连接套筒相连。锚杆必须确保质量，安装时要求应尽可能与岩体构造面垂直布置，锚杆孔与构造面的夹角不得小于60°，锚杆不得沿构造面布置，要求确保锚杆底部穿透碎裂岩栓紧在上盘的稳固岩体内。锚杆网度根据现场情况确定，支护网度不大于1.2m×1.2 m。如 有 特 别 破 碎 锚 杆 间 距 应 缩 减 至0.8m，并增加钢带加固支护，锚杆一定要安装垫片并紧贴岩壁拧紧。

(2)树脂锚杆规格：直径22mm 螺旋钢，长2.2m;托盘规格：厚度6mm，15cm×15cm;螺母为卡锚杆螺纹螺母，无需盘丝;金属网钢筋直径不小于6mm，钢带钢筋直径不小于12mm。

3 结 论

(1)通过采用留矿壁和锚杆支护的联合控顶方式，使用锚杆穿透上盘碎裂岩层栓紧在上盘稳固岩体内，有效控制了回采期间上盘含碳碎裂岩的稳定，确保了采场回采期间的安全。

(2)大大降低了回采期间的贫化损失率，使 得贫化率由原来的10%～12%降低至6%～8%，出矿品位有原来的2.1g提高至2.43g;损失率由原来的12%～14%降低至 8%～10%。

(3)大大提高了采场的安全出矿效率。