二里河铅锌矿井下支护方案综述-矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
二里河铅锌矿井下支护方案综述
2020-02-27
为总结出一套适合矿山实际的支护方案,二里河铅锌矿在矿山生产的20 余年里,引进 了多种支护工艺进行试验。矿山根据井巷、硐室所处工程环境,确定了锚杆、钢筋、钢架、混凝土进行 单一或组合支护的方案,特别是千枚岩内12. 4 m 跨度的提升机硐室支护方式与参数,对矿山软弱岩 层大跨度硐室工程支护具有参考价值。采场则按照急倾斜、缓倾斜矿体上盘千枚岩支护为例,分别列 举了锚杆、锚杆+锚索支护的工程方案。采场联络巷、矿房行人通道等区域利用支柱+横梁临时支护。 不但提高了采场作业安全性,也使采矿损失率降低5%,贫化率降低7%。
Serial No. 609 January 2020 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 609期 2020 年 1 月第 1 期 二里河铅锌矿井下支护方案综述 赵林海ꢀ 李宗利ꢀ 王ꢀ 正ꢀ 张少波 ( 宝鸡西北有色七一七总队有限公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 为总结出一套适合矿山实际的支护方案,二里河铅锌矿在矿山生产的 20 余年里,引进 了多种支护工艺进行试验。 矿山根据井巷、硐室所处工程环境,确定了锚杆、钢筋、钢架、混凝土进行 单一或组合支护的方案,特别是千枚岩内 12. 4 m 跨度的提升机硐室支护方式与参数,对矿山软弱岩 层大跨度硐室工程支护具有参考价值。 采场则按照急倾斜、缓倾斜矿体上盘千枚岩支护为例,分别列 举了锚杆、锚杆+锚索支护的工程方案。 采场联络巷、矿房行人通道等区域利用支柱+横梁临时支护。 不但提高了采场作业安全性,也使采矿损失率降低 5% ,贫化率降低 7% 。 关键词ꢀ 地压活动ꢀ 钢架混凝土ꢀ 软弱岩层ꢀ 自稳隐形拱ꢀ 钢筋拱架 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2020. 01. 022 Summary of Underground Support Scheme in Erlihe Lead-zinc Mine Zhao Linhaiꢀ Li Zongliꢀ Wang Zhengꢀ Zhang Shaobo ( Baoji Northwest Non-ferrous 717 General Co. ,Ltd. ) Abstractꢀ In order to summarize a set of support schemes suitable for the actual mine,More than 20 years of mine production in Erlihe Lead-zinc Mine,various support technologies have been introduced for testing. According to the engineering environment of mine roadway and chamber,the scheme of single or combined support of bolt,steel bar,steel frame and concrete is determined,especially the support mode and parameters of hoist chamber with 12. 4 m span in phyllite. It has reference value for the support of large-span chamber engineering in weak rock stratum of mine. According to the example of phyllite support in the upper wall of steeply inclined and gently inclined orebodies,the engineering schemes of bolt,bolt and cable support are listed respectively. The temporary support of pillars and crossbeams is used in the areas of stope connec- tion roadway and mining room pedestrian passage. It not only improves the safety of stope operation,but also reduces the mining loss rate by 5% and the dilution rate by 7% . Keywordsꢀ Ground pressure activity, Steel frame concrete, Soft rock stratum, Self-stable invisible arch,Steel bar arch ꢀ ꢀ 矿山地下开采,使本来处于三维受力状态的岩石 西北有色七一七总队有限公司,1994 年建成投产。 矿山采用平硐盲斜井开拓,主平硐位于 1 566 m,通过 二级斜井开拓至 1 200 m,1 200 ~ 1 000 m 通过斜井 进行地质探矿。 [ 1] 变成了二维受力状态 ,打破了原有应力平衡。 一 般岩石质量好且埋藏浅时井巷及采场尚可实现自稳, 但现阶段大部分矿山已逐步转向深部开采,地压活动 引起的巷道变形、采场片冒、局部岩爆等现象频发。 因此,选择合理的支护方式对矿山安全生产及优化技 术指标至关重要。 2 ꢀ 工程地质 二里河矿Ⅱ1 号矿体是本矿床的主矿体,含矿地 层为中泥盆统古道岭组硅化灰岩。 区域上呈北西西 向展布,层位稳定,与上覆地层及下伏地层呈整合接 触。 矿体形态与背斜构造完全吻合,呈不规则的马鞍 状,平均倾伏角 21°。 1 ꢀ 矿山概况 二里河铅锌矿位于陕西省凤县境内,是一家铅锌 矿石采选为主的中小型矿山企业。 矿山隶属于宝鸡 矿体上盘岩性为铁白云质粉砂质千枚岩的硬质 岩石为主,千枚岩发育地段偶有层间滑动,沿脉巷局 部产生片帮现象。 岩体遇水易软化,长期裸露易碎片 ꢀ ꢀ 赵林海(1988—),男,工程师,721706 陕西省宝鸡市凤县河口镇。 9 2 ꢀ ꢀ 赵林海ꢀ 李宗利等:二里河铅锌矿井下支护方案综述ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2020 年 1 月第 1 期 化。 整体层间结合较好,稳定性一般;矿体岩性为硅 化灰岩,发育 3 组节理,后期发生硅化及方解石石英 脉填充,坚硬且稳定性好,无不良地质现象;矿体下盘 岩性为古道岭组中厚层状灰岩,层理不发育,节理一 般为 2 组。 炭质发育时偶有层间滑动,整体层间结合 较好;矿体岩性为硅化灰岩,发育 3 组节理,后期发生 硅化及方解石石英脉填充,坚硬且稳定性好,无不良 ϕ18 mm螺 纹 钢 锚 杆 , 每 根 2. 2 m , 配 ϕ6 mm@ 100 [ 2] 地质现象 。 [ 2] 表 1ꢀ 矿体及围岩质量分级 位置 地层岩性 坚硬程度 完整程度 质量分级 上泥盆统星红铺组铁白 云质粉砂质千枚岩 矿层上盘 矿体 较硬岩 较硬岩 完整 完整 Ⅱ Ⅱ 2 中泥盆统古道岭组统硅 化灰岩 1 中泥盆统古道岭组中厚 层状灰岩 矿层下盘 局部 较硬岩 较硬岩 完整 松散 Ⅱ Ⅲ 1 3 断层破碎带 3 ꢀ 井巷工程支护 矿山建设初期主要作业区位于 1 516 m 以上,由 于更接近地表,且巷道裸露时间短,无明显破坏。 但 开采 10 余年后,作业面向深部转移,受采场开采及地 # 压活动影响部分井巷出现帮顶开裂、片冒等现象。 1 斜井位于矿体下盘 1 566 ~ 1 400 m 之间,负担井下 6 0% 以上的提升任务。 斜井南北两侧及上部为采空 区、不规则矿柱或自然冒落的围岩,局部帮顶围岩厚 度仅 3 ~ 12 m。 受采空区围岩下沉拉伸、矿柱坍塌的 冲击作用,使整个斜井出现不同程度的破坏。 矿山经 概略技术经济比选,斜井支护相比重新设计施工一条 斜井更经济,而且对井下生产影响较小。 根据现场勘 查,并参照技术资料,确定了锚喷、钢架混凝土支护方 案。 3 . 1ꢀ 锚杆+钢筋网喷浆支护 # 1 斜井 1 460 ~ 1 490 m 中段间约 40 m 井筒,帮 顶岩石厚度 8 ~ 12 m,上部采空区顶板塌方使斜井两 帮与顶板交汇处出现少量裂缝。 但围岩冒落后已对 井筒两侧及顶部进行充填,再无围岩冒的冲击力破 坏,采用锚网喷浆支护。 选用 ϕ18 mm 螺纹钢锚杆, 每根 2 m,配 ϕ6 mm@ 100 mm×100 mm 钢筋网,每张 1 m×4 m。 锚杆钻孔直径 42 mm,每根锚杆配 2 卷 Z2360 树脂锚固剂。 锚杆间距 1 m,排距 0. 9 m。 喷 射 C20 混凝土,厚度 0. 1 m。 具体支护方案详见图 1。 3 . 2ꢀ 锚杆+钢筋网+钢筋拱喷浆支护 # 1 斜井 1 430 ~ 1 460 m 中段间井筒帮顶岩石厚 5 ~ 10 m,北翼空区南帮开裂下沉,使井筒北帮受整体 拉伸作用。 另外,上部矿柱开裂、倒塌,造成斜井帮顶 均出现裂缝。 采用锚网 + 钢筋拱喷浆支护。 选用 9 3 总第 609 期 现代矿业 2020 年 1 月第 1 期 3 ,混凝土支护断面图见图 4。 图 1ꢀ 井筒锚杆+钢筋网喷浆支护断面 mm×100 mm 钢筋网,每张 1 m×4 m。 锚杆钻孔直径 2 mm,每根锚杆配 2 卷 Z2360 树脂锚固剂。 锚杆间 图 3ꢀ 井筒钢架混凝土支护配筋 4 距 1 m,排距 0. 9 m。 考虑局部帮顶受空区变形影响, 在每排锚杆固定的钢筋网下增加 1 条钢筋拱架(由 4 根 ϕ8 mm 圆钢间隔 0. 3 m 利用 ϕ6 mm 的钢筋圈焊 接固定),喷浆前可吸收一部分井巷变形应力,基本 自稳后喷射 C20 混凝土,厚度 0. 15 m。 具体支护方 案详见图 2。 图 4ꢀ 井筒钢架混凝土支护断面 (单位:m) 4 ꢀ 硐室支护 二里河铅锌矿矿井下设有信号、维修、配电、安全 避险、空压机、提升机等多种硐室,大部分布置于下盘 灰岩内,稳固性较好。 小断面硐室一般不支护,大断 面硐室一般采用锚网、喷浆、钢筋混凝土支护或多种 形式的联合支护。 其中提升机硐室跨度达 12. 4 m, 图 2ꢀ 井筒锚杆+钢筋网+钢筋拱喷浆支护断面 # 配套的配电硐室跨度 8. 4 m,属井下大型硐室。 6 斜 3 . 3ꢀ 钢架混凝土支护 # 井受 1 200 m 中段空间限制,将提升机与配电硐室的 局部设计于千枚岩内,因此根据硐室帮顶岩性确定了 锚喷 +双筋混凝土的支护 方 案 ,支 护 平 面 布 置 见 图 5。 1 斜井口至 1 516 m 中段间,井筒周边岩石厚 3 ~ 8 m,上部空区部分未塌方,给斜井提升带来较大隐 患。 1 516 m 中段北翼空区已改建为渣场,该段斜井 利用率较高。 因井筒帮顶岩壁薄,锚杆难以发挥其悬 吊、积压加固作用。 另外,支护最主要目的是防止上 部空区塌方破坏井筒顶板,因此对支护刚度要求较 高。 由于该段井筒断面达 3. 2 m×3 m,有足够支护空 间,设计利用钢架混凝土进行支护。 钢架两侧立柱及 # 拱顶均为 25 b 工字钢(三心拱拱形顶由外部轧钢厂 定做)。 使用 3 根 ϕ40 mm 圆钢预埋于立柱基坑内, 并与立柱进行焊接。 拱架排距 1 m。 拱架下部利用 1 5 kg / m 轻轨穿过轨道底部与 2 根立柱焊接。 纵向 拱顶部分利用 15 kg 轻轨以 0. 6 m 间距与拱架焊接, 两侧立柱以外 15 kg / m 轻轨以 1 m 间距与立柱焊接, 将全部钢拱架成为整体,提高自身支撑力。 最后进行 支模,浇筑 C20 混凝土厚度 0. 3 m。 方案配筋图见图 图 5ꢀ 提升机、配电硐室支护平面 # 设计对 6 提升机硐室位大部分位于灰岩内,仅 9 4 ꢀ ꢀ 赵林海ꢀ 李宗利等:二里河铅锌矿井下支护方案综述ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2020 年 1 月第 1 期 南墙 0. 5 m 范围进入千枚岩,采用锚网喷浆支护。 由 于硐室跨度大,选用 3. 2 mϕ18 mm 螺纹钢锚杆,根配 电室与墙面双筋进行焊接,使其形成整体。 最后支 模,自下而上浇筑 C20 混凝土 0. 4 m。 4 卷 Z2360 树脂锚固剂。 锚杆间距 1. 5 m、排距 3 m。 5ꢀ 采场支护 配 ϕ6 mm@ 100 mm×100 mm 钢筋网。 C25 混凝土喷 二里河铅锌矿上盘千枚岩属软弱岩层,而且翼部 西侧尖灭端采场断层破碎带发育,不但严重影响采场 的安全作业,也造成严重的损失与贫化。 为解决该问 题,矿山进行了多次试验,最终确定鞍部采场采用锚 杆+钢筋网+长锚索,翼部采场采用锚杆+钢筋网的围 浆厚度 0. 15 m。 # 6 配电室全部位于千枚岩内,需进一步提高支护 强度,采用双筋混凝土支护。 考虑施工过程中作业安 全性,利用锚杆+钢筋拱将双筋提前固定于顶板再进 行混凝土浇筑。 双层筋主筋 ϕ16 mm、副筋 ϕ8 mm 圆 钢。 靠近提升机硐室一侧属于硐室断面大小过度区, 选择长 3. 2 mϕ18 mm 螺纹钢锚杆,每根配 4 卷 Z2360 树脂锚固剂,2 排锚杆间距 0. 9 m、排距 1 m。 其他锚 杆选择长 2. 2 mϕ18mm 螺纹钢锚杆, 每根配 2 卷 Z2360 树脂锚固剂,锚杆间距 1 m、排距 1. 5 m。 最后 自下而上进行支模,浇筑 C20 混凝土 0. 4 m。 岩支护方案。 针对采场行人通道采用金属支架,单体 液压支柱、螺旋支柱配合槽钢进行临时支护。 鞍部采场矿体厚度 8 ~ 15. 5 m,倾伏角 18° ~ [ 3] 23°,属缓倾斜中厚矿体 。 鞍部一般采用房柱法开 采,因采场跨度达 12 m,采场上部千枚岩易分层冒 落,属典型拱冒破坏。 一般于上盘施工切顶巷道实现 [ 4] 矿体与上盘围岩分离,有效控制贫化 。 支护工作 于切顶巷内进行,设计采用 2. 2 mϕ18 mm 短锚杆+ ϕ6 mm@ 100 mm×100 mm 钢筋网,对顶板进行支护, 锚杆间距 1 m、排距 1. 5 m,形成缀合梁效应。 再利用 6 mϕ18 mm1×7 低松弛钢绞线将缀合梁锚固于自稳 隐形拱以上,方案示意图见图 7。 两硐室交汇处位于千枚岩内,顶板易冒落。 另 外,为便于安装大型绞车,需考虑行车安装的承重问 题。 设计采用锚杆+双筋+混凝土浇筑,支护方案详 见图 6。 将配电室内双层钢筋延伸至该支护范围,后 利用 ϕ18 mm 螺纹钢锚杆及钢筋拱架固定于顶板内, 锚杆共布置 7 根,3 ~ 6. 5 m 不等。 长锚杆先将底部 锚固于基岩,再将外露部分焊接延长。 双层筋主筋为 ϕ16 mm、副筋 ϕ12 mm 圆钢。 待钢筋捆扎结束,将配 两翼矿体延伸 37 ~ 263 m,逐渐变薄。 翼部矿体 倾角 52° ~ 84°,厚度 0. 85 ~ 13. 6 m,属急倾斜、薄— [ 5] 中厚矿体 。翼部采用分段空场法和留矿法开采, 图 6ꢀ 提升机、配电硐室Ⅰ-Ⅰ剖面支护方案 图 7ꢀ 锚杆、锚索+钢筋网支护 回采过程中和后期放矿阶段上盘千枚岩受复合剪切 作用造成斜顶弯折破坏。 此类采场一般于千枚岩一 侧预留 0. 3 ~ 0. 5 m 保护矿层。 如矿层预留完整,采 用长 2. 2 mϕ18 mm 螺纹钢锚杆以 1 m 间排距菱形布 置进行支护。 为了防止爆破作业的破坏,一般不挂钢 网。 如回采中未能控制好保护矿层厚度,造成千枚岩 大面积出露,则采用锚杆+长锚索进行联合支护。 锚 杆仍然选用长 2. 2 mϕ18 mm 螺纹钢锚杆,锚索则选 9 5 总第 609 期 现代矿业 2020 年 1 月第 1 期 用长 4 m 直径 18 mm(1×7)低松弛钢绞线,布置形式 及参数参照图 7,但不需挂钢网。 6ꢀ 评ꢀ 述 6. 1ꢀ 支护效果 采场行人联络道一般位于矿体内,部分采场矿体 存在走向断层及破碎带,严重影响联络道的安全通 行。 针对该问题,将较大断面巷道利用 U25 可缩性 金属支架进行支护,排距 1 m,并利用 ϕ20 mm 钢筋将 拱架进行联接。 采场走向长度 40 ~ 50 m,采场内采 用 DW 单体液压支柱或 2. 5 ~ 3. 5 m 螺旋支柱配合槽 钢对行人通道和作业区进行临时支护。 对大范围空 响或裂缝当班无法处理时同样利用液压支柱进行支 护,小范围无法清理浮石则采用螺旋支柱进行临时支 护。 大部分支柱需爆破前拆除,少量支柱无安全拆卸 的作业空间,在爆破后再进行回收。 (1)矿山根据岩体软弱、破碎程度,对井巷硐室 工程采用锚杆、钢筋、混凝土进行单一或组合支护。 如井巷两侧及上部为空区,帮顶及矿柱存在垮塌风 险,则采用钢架+混凝土支护。 近年来,支护井巷均 无明显开裂及变形,保证了矿山主要工程服务年限。 (2)急倾斜采场上盘千枚岩利用 0. 8 ~ 1 m 间排 距的螺纹钢锚杆进行支护。 缓倾斜较大跨度采场,在 锚杆支护的基础上,增加 4 ~ 6 m 长锚索进行加密支 护。 将联络道及矿房内通道、作业区支柱+横梁的临 时支护方案制度化。 基本实现了回采与出矿环节本 质安全作业,支护采场损失率降低 5% ,贫化率降低 了 7% 。 6 . 2ꢀ 改进措施及建议 1)因井下作业环境及岩石性质的不确定性,确 ( 定支护方式及参数时,应在理论依据的基础上保守选 取,以保证达到预期效果。 ( 2)支护作业前应对施工环境进行综合评估,存 在片冒风险时,必须对作业范围采取临时支护措施, 再进行支护作业。 ( 3)采场通道的临时支护,在支护与撤销支护环 节均存在较大风险,因此应严格按照由联络道口向矿 房内作业区依次支护的次序。 ( 4)严把工程质量。 锚杆、锚索安装过程中往往 因施工经验不足,使锚固剂未能充分搅拌,造成锚固 力不足。 因此,具备条件的单位可利用专业仪器测量 拉拔力。 混凝土应随机抽取试块,测试其强度。 ( 5)软弱、破碎岩层的采场和井巷支护后,应及 时更新地压及岩移监测手段,预防事故发生,也可验 证支护效果。 (下转第 89 页) 9 6
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  5
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号