焦 鵬，錢義貴，佟 磊，王 偉

（1.南京銀茂鉛鋅礦業(yè)有限公司， 江蘇南京 210033；2.南京化建產(chǎn)業(yè)（集團）有限公司，江蘇南京 210018）

長錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護在上向分層充填采場的應用

焦 鵬1，錢義貴2，佟 磊1，王 偉1

（1.南京銀茂鉛鋅礦業(yè)有限公司， 江蘇南京 210033；2.南京化建產(chǎn)業(yè)（集團）有限公司，江蘇南京 210018）

南京銀茂鉛鋅礦業(yè)有限公司在深部開采時，上向水平分層充填采礦法采場頂板暴露面積約400～500m2，并受到較高的原巖應力作用，加之采場頂板節(jié)理裂隙發(fā)育，使得采場頂板冒落問題突出，通過采用長錨索預控頂支護技術(shù)，配合錨桿錨網(wǎng)聯(lián)合支護，取得了較好的支護效果，有效地控制了采場頂板冒落現(xiàn)象，礦石回收率達到85%以上，解決了采場頂板暴露面積過大帶來的開采安全問題。

長錨索；錨網(wǎng)聯(lián)合支護；上向水平分層充填采礦法

南京棲霞山鉛鋅礦為層控－熱液復成礦床，礦體受多種斷裂破碎構(gòu)造控制，也受巖性的控制，在不同構(gòu)造及同一構(gòu)造不同部位的礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模有較大差異。

多年來礦山采用上向水平分層充填采礦法回采，目前已經(jīng)開始－500m以下礦體的回采，采場頂板暴露面積約400～500m2，隨著回采深度的增加，地壓活動顯著增強，采場頻繁發(fā)生大塊冒頂現(xiàn)象，單純的錨桿支護難以滿足要求，有效的頂板支護措施成為亟需解決的問題。

1 礦山開采技術(shù)條件及面臨的問題

1.1 礦山開采技術(shù)條件

礦山深部開采對象主要為1＃主礦體，其受F2、斷碎不整合面、北西向斷裂、古巖溶等四種構(gòu)造控制，以F2為主。不同地質(zhì)部位具不同的控礦構(gòu)造，又互相貫通或互相交會。礦體走向北東，傾向北西，傾角上緩下陡，下部約80°，平均厚度23.1m，礦體西部埋藏深度至－600m以下，厚度較大，形態(tài)比較規(guī)則。鉛鋅礦巖體穩(wěn)定性中等～好，黃鐵礦的巖體的穩(wěn)定性一般～中等。

位于斷碎不整合面部位的礦體上盤圍巖為象山群底礫巖、象山群砂巖及斷層角礫巖、巖溶角礫巖；位于縱向斷裂F2部位的上盤圍巖多為高麗山組砂巖、頁巖，部分為和州組泥灰?guī)r和黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r、粗晶灰?guī)r，亦有由這些巖石組成的斷層角礫巖，大多不穩(wěn)固。礦體下盤圍巖主要是黃龍組和船山組石灰?guī)r，部分為棲霞組石灰?guī)r，少數(shù)為巖溶角礫巖（僅出現(xiàn)在礦體頭部），穩(wěn)固性良好。

1.2 礦山深部開采中面臨的問題

深部開采采用上向水平分層充填采礦法回采，礦塊階段高度50m，每個礦塊沿礦體走向長50m，間柱寬4m，底柱5m，頂柱3m，采準工作主要為出礦的采準巷道、回風井，溜礦井和人行井。切割工作主要為各井筒間及上下盤的切割平巷。拉底工作結(jié)束后即開始向上分層回采，分層采幅高度為2.5～3 m，回采控頂高度不超過5m。隨著分層的向上回采，采場頂板的應力集中越來越大，加上礦體本身節(jié)理裂隙非常發(fā)育，頂板穩(wěn)固性較差，特別是靠近采場上盤部位，由于高硫的黃鐵礦的強度較低，更易發(fā)生頂板冒落，而且隨著回采深度的增加，頂板冒落問題越來越突出。

2 頂板支護措施

2.1 支護方案

采場頂板冒落的主要原因有2點，一是隨著開采深度的增加，深部原巖應力場逐漸加大，隨著回采區(qū)域應力的重新分布與逐步調(diào)整，導致采場頂板的穩(wěn)固性愈來愈差；二是礦體較為破碎松散，節(jié)理裂隙非常發(fā)育，存在許多弱面，在采場回采頂板暴露后，這些似層狀的弱面容易發(fā)生局部大面積冒落。

為控制頂板冒落，可以選擇礦柱控頂、錨桿控頂、長錨索預錨固控頂、人工假頂控頂、預留護頂層控頂?shù)榷囗棿胧?］，礦柱控頂和預留護頂層控頂會造成資源的浪費，人工假頂施工難度大、成本極高且為被動的支護形式，因此礦山普遍采用錨桿支護的方式控頂。

但對于暴露面積較大、破碎帶厚度大于錨桿長度的采場，錨桿支護也不能保證頂板的穩(wěn)固性，有的錨桿甚至被拉斷，而有的錨桿則根本沒有起到支護的作用，隨著大塊礦石的冒落而冒落，因此不得不在采場內(nèi)頂板極不穩(wěn)固的區(qū)域留設(shè)點柱，造成資源的永久損失。

為有效地提高深部采場頂板的穩(wěn)固性，決定采取長錨索錨桿（網(wǎng)）聯(lián)合支護的辦法，利用長錨索對礦體頂板圍巖的預先錨固，有效地提高采場頂板穩(wěn)固性，使回采作業(yè)的安全性大為提高［2］，同時輔以錨桿（網(wǎng)）聯(lián)合支護，以有效控制采場頂板的冒落問題。

2.2 長錨索布置

長錨索的布置形式一般為上向或者下向扇形布置。本礦礦體傾角大，達到80°，平均厚度達到23 m，礦體上盤圍巖為泥灰?guī)r，穩(wěn)固性差，礦體靠上盤部分為高硫的黃鐵礦，穩(wěn)固性差，靠下盤部分為鉛鋅硫礦，穩(wěn)固性中等。若采用上向扇形布置，則長錨索預錨固對黃鐵礦靠上盤圍巖的部分礦塊加固作用不理想，且采場局部錨索過密，造成浪費；若采用下向扇形布置，則要在上盤圍巖中施工分段平巷，不但工程量大，且在泥灰?guī)r中施工分段平巷本身難度較大。

因此，根據(jù)該礦的實際情況，長錨索選擇在分層回采之前豎直平行布置（見圖1）。錨索長度12～15 m，錨索施工后開始壓頂回采，回采3～4個分層后需重新施工錨索預錨固頂板。

圖1 采場頂板長錨索布置方式

2.3 長錨索施工

2.3.1 錨索長度的確定

錨索長度應足以抵達未擾動巖層，未擾動巖層厚度與采場的尺寸和形狀有關(guān)，即與采場壁面水力半徑有關(guān)（見圖2）［3］。該礦支護地段平均水力半徑為6.5m，結(jié)合采場現(xiàn)場條件、鑿巖設(shè)備的鑿巖能力及錨索安裝成本等因素，錨索長度最終選擇15m左右。

圖2 長錨索長度設(shè)計

2.3.2 長錨索技術(shù)參數(shù)的確定

錨索所能提供的錨固力應大于錨索負擔巖塊脫落時需錨索承擔的載荷，而錨固力應是砂漿與巖壁的粘結(jié)力、砂漿與鋼繩的握裹力、鋼繩的破斷力這3者中的最小值。室內(nèi)試驗表明，砂漿與鋼繩的握裹力最小，因此，應提高砂漿質(zhì)量，將鋼繩表面油污、鐵銹去凈，從而保證加固效果。

參照其他礦山經(jīng)驗，根據(jù)錨桿的懸吊原理和錨索的抗拉強度，該礦確定錨索網(wǎng)度為2.5m×2.5 m，錨孔采用菱形布置。

2.3.3 長錨索材料及施工設(shè)備

長錨索采用Φ20～24mm鋼絲繩（可由提升廢鋼繩經(jīng)去油去銹處理而成），注漿管采用Φ15～20 mm硬聚氯乙稀管，排氣管采用Φ10～15mm普通塑料管。錨索孔采用YGZ－90鉆機施工，孔徑55～60mm，注漿設(shè)備采用UB1型灰漿泵，錨索安裝設(shè)備為摩擦輪式送索器。

注漿用水泥砂漿采用標號為525的普通硅酸鹽水泥、水、清洗和過篩的中細河砂組成，河沙細度模數(shù)為2～3。水灰比為0.4～0.45；灰砂比（重量比）為1∶1～1∶1.5。砂漿用攪拌機井下現(xiàn)場攪拌。2.3.4 長錨索施工工藝

施工時根據(jù)設(shè)計確定的錨孔網(wǎng)度、直徑、孔深、傾角進行施工。錨索孔施工完成后，在退釬桿以前，應用高壓空氣和水沖洗錨孔，以免孔壁上的粉塵影響注漿質(zhì)量。施工的錨孔經(jīng)技術(shù)人員驗收合格后，方可進行長錨索安裝。

安裝前將排氣管用膠帶綁扎在錨索頭部，并每隔5m重新綁扎一次，防止排氣管脫落；錨索頭部的鋼絲應彎成倒鉤形，以防止錨索從其孔內(nèi)脫落傷人。準備妥當后用摩擦輪式送索器將錨索送入孔底，同時將注漿管伸入孔內(nèi)30～50cm，并用木塞固定錨索，木塞與錨索孔之間的空隙用紗布和膠帶封死。

長錨索采用前進式連續(xù)注漿，將排氣管口插在水盆中，當排氣管不再冒氣泡或者流出漿液時停止注漿泵，并打開注漿泵泄壓閥泄壓，同時將注漿管打折并綁扎牢固后切斷，以防止跑漿。

長錨索注漿后須養(yǎng)護7～10d才可繼續(xù)采礦。

2.4 采場長錨索錨網(wǎng)聯(lián)合護頂

經(jīng)過長錨索預錨固后的礦塊，頂板穩(wěn)固性有顯著的提高，但在天井周圍及局部極破碎區(qū)域仍難以達到有效的支護效果，因此需要在上述區(qū)域輔之以錨桿（網(wǎng)）護頂，該礦采用長為2m的錳鋼板制作Φ40mm的管縫式錨桿，金屬網(wǎng)采用冷拔鋼絲制作，絲徑5mm、網(wǎng)孔50mm×50mm，規(guī)格1m×2m。在未施工錨索的區(qū)域，錨桿網(wǎng)度1.5m×1.5m；在錨索施工區(qū)域，在每4根錨索的中間布置1～2根錨桿固定大塊；對于角礫狀不穩(wěn)固的礦體采用錨桿金屬網(wǎng)聯(lián)合支護。經(jīng)過長錨索和錨桿（網(wǎng)）聯(lián)合對采場頂板進行主動加固，有效確保了采場的頂板安全。

3 結(jié) 論

（1）長錨索預控頂配合錨桿錨網(wǎng)聯(lián)合支護技術(shù)在1102、1105、1108等采場的應用實踐表明，該護頂技術(shù)有效地控制了上向水平分層充填采場的頂板冒落問題，取得了較好的支護效果，解決了分層采場頂板暴露面積過大帶來的安全問題。

（2）長錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護采場頂板后，采場內(nèi)點柱的留設(shè)量大大減少，礦石回收率達到85%以上，礦石貧化率在3%以下，取得了相當可觀的經(jīng)濟效益。

（3）長錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護使采場作業(yè)的安全性有了技術(shù)保障，從而確保了井下工人的人身安全，產(chǎn)生了很好的社會效益。

（4）長錨索錨網(wǎng)聯(lián)合支護護頂目前對個別采場內(nèi)的粉狀單硫礦難以達到設(shè)計的支護效果，該部分礦石的回收仍然要靠留設(shè)一部分點柱和小斷面掘進回采來保持頂板的穩(wěn)固性。

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2012－02－19）

焦 鵬（1984－），男，助理工程師，主要從事采礦工程技術(shù)工作，Email：jiaopeng613＠163.com。