张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究课件

1、张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究张保林 朱天好等张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究目录目录n1.概 述n2.地质概况及开采技术条件n3.回采方案及主要工艺n4.回采方案的技术分析及主要技术 参数的选取n5.参考文献张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 安徽省某矿业公司（铜矿），属地方中型铜矿山。有近十年的开采历史。采矿方法主要以上向分层尾砂充填法为主，当时生产能力约30万t/a。一度因中段矿柱回采工程滞后，矿柱积压存矿石量累积较多，影响了上部中段及时关闭。 当时除

2、-35m中段之外（没有彻底关闭），-65m、-95m、-125m、-185m、-245m等五个中段同时生产，由于本矿床属第-V勘探类型矽卡岩型铜矿床，矿体分布区域达12km2，再加上充填采矿法，回采工艺复杂，为维持产量，总体作业战线拉得很长。极大地限制了矿山应有的经济效益。1 概述张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 为尽快回采上部矿柱矿量，矿山统筹安排，积极组织力量，全面分析矿柱的开采技术条件，系统地进行攻关。先后实施了选择回采方案，建立胶结充填系统，引进配套铲运设备等专项工作，全面着手矿柱回采工程。其中，针对矿柱的开采条件，采用适宜的回采工艺，安全地回收高品质矿石5.5万t。各

3、项技术经济指标较为先进，取得了良好开采效果。现将该矿-65m矿柱试采方案及回采工艺总结于下（见表1）。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究指标指标指标值指标值备注备注供矿总量，万供矿总量，万t年最大供矿，万年最大供矿，万t年平均供矿，万年平均供矿，万t日最大供矿，日最大供矿，t班最大供矿，班最大供矿，t胶结充填量，万胶结充填量，万m3 3供矿品位，供矿品位，%共回收共回收Cu金属，金属，t万吨采切比，万吨采切比，m/万万t贫化率，贫化率，%矿石回采率，矿石回采率，%吨矿利润，元吨矿利润，元/t5.55.52.082.081.751.753503502402402.202.201.6

4、61.66830830180180229696350350两班作业两班作业纯作业时间六小时纯作业时间六小时措施充填工程措施充填工程5500m3 3原矿价格原矿价格950表1 矿柱回采主要技术经济指标张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究2 2 地质概况及开采技术条件地质概况及开采技术条件 6#矿体为本矿床规模最大之矿体，总储量180万t，仅-65m、-95m中段矿柱矿量就有15万t。本次试采-65m中段矿柱，由-95m矿房顶柱和-65m矿房底柱共同组成。该矿柱停采至开采阶段，历时已超过10年。矿柱走向长度100m，垂直宽度1050m，纵向厚度1012m之间。矿量及品位情况如表2。块段

5、分布块段分布柱厚（柱厚（m m） 上面积（m2）下面积（m2）矿石量（t）加块品位（%）-95m顶柱-65m底柱顶底柱之和5.36.311.624282261183824284952734450839771.701.42表2 -65m中段矿柱结构参数及矿量品位张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 6#矿体矿石类型主要为含铜矽卡岩，含铜磁铁矿，其次为含铜闪长玢岩。f=710，相关开采技术条件概括如下：由于成矿过程中，闪长玢岩的穿扦，岩面节理裂隙十分发育，矿体整体结构差。不同矿岩类型相互间杂，特别是矿体上盘及走向北端部，矿岩自身稳固性较差，稍有暴露或震动，极易沿软弱结构面冒落。矿块北端

6、有一条垂直走向、且延长约100m由断层泥和角砾组成的正断层，断层倾30度，厚度12m，和矿体近于直接接触。经工程揭露，穿过工程很小规格也冒落不止，直接威胁北部矿块开采；矿块南部下盘有两组压扭性断层穿过矿块，走向长度延伸亦近100m，由于绝大部分处于脉外，仅对准系统布局及实际施工稍有影响。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 -65m底柱矿块之内，脉内水平或垂直工程十分密集，2400m2水平面积之内，脉内沿巷及川巷折合总工程量约540标准米，面积1100m2，占矿块平面积的41%（见图1）。大量工程穿扦，进一层破坏了矿块的整体性，加大了地压应力集中程度及相应的开采难度。张保林脉内布满

7、井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 -65m底柱上部铺设的50cm砼板质量是实现矿柱后期开采的先决条件，经现场验证和分析，三个弱点限制了其本来应有的设计强度和“屏障”功能。由于砼施工方法的局限一人工拌运，速度慢、班产量小，砼板内包含众多班与班之间形成的薄弱面，其粘结力远低于15Mpa，砼板整体属非均质碎块结构。剖面资料显示：人工砼板存有严重的厚度不均问题，变化范围2080cm。复合平面资料说明了-57m采场底板，南部有一长30m，宽3m没铺砼的裸露带，上述事实揭示了人工砼板，作为保安屏障的脆弱和多变叵测则的特征。 张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 该中段矿柱附近的小矿体均已开采

8、完毕。其中，19#矿体是有底柱充填法采矿，没铺底，-35m没有接顶。12#-1有底柱留矿法回采，事后废石充填处理没接顶。南部6#-3,-95m起充填法回采，采至-65m中段，有6m空间没接顶。分析认为：中段矿块区域存在大量空区没处理干净（上下盘及南部北端部都有），复杂的区域应力场和矿块回采次生应力相互策动、呼应，将危及区域稳定和回采安全。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究3 3 回采方案及主要工艺回采方案及主要工艺由于上下中段矿房均己采完，在尾砂充填体处理空区之后，中段矿柱也处于高度受力状态。加上脉内工程杂乱大量穿扦、节理裂隙发育、断层破坏、矿石本身稳固性差等原因，脉内应力集中现

9、象普遍存在。为确保安全，经全面论证，最终选定采用：上向分层隔进路半胶结充填回采方案（见图2）。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 即：顶底柱各独立为一层，先采取间隔进路方式，回采-95m矿房项柱；再以连续推进方式，全胶结充填回收-65m矿房之底柱。现前七项工程业已全面结束，第八项工程正在顺利地进行，而且典型条件的采场均已实现安全开采。顶柱间隔回采的目的，首先是-65m已布置有众多脉内工程；二是为了减少二期进路回采时所要求的胶结充填设计强度；三是为了创造平行作业的条件。底柱连续推进方式的目的；一是改善进路切割之后，顶板受力状态，确保作业面的安全，再就是当砼板在一定程度的剥开之后，便

10、于逐步放顶，以解除砼板长时间、大跨度受力而形成的潜在威胁。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究拟定方案的原则：除确保作业面的安全外，再就是确保总体风险最小，因此开采顺序选用后退方式，即以各卸矿点或长期出入通道为起点，由远及近，逐次后退。为确保预定效果，我们坚持了充填先行的地压治理战略。大规模开采时，坚持强采、强出、强充的强化作业措施，以有效控制危害性地压的发生与发展。 进路跨度选取依据是：砼板的强度特征、进路相对砼板主强度方向关系及砼板可能的受力情况等。计算结果，砼板允许暴露跨度3.10m。考虑到顶柱回采，具有上部底柱形成的原有屏障，经摸索，进路跨度放宽至5m。这样顶柱进路规格达5

11、5.8m2，最大暴露断面58.5m2，局部工程跨度还可稍宽。底柱进路断面则具有多种规格，如：33 m2，44m2，35m2，36m2等，根据局部砼板等特点灵活选取参数。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 进路施工时，除33m2断面一次成巷之外，其它规格进路施工顺序，一般依先切割、再刷邦、后降顶或先全断面切割，再降顶的原则进行。人工凿岩、浅眼崩矿，为减小先期工程形成的超挖破坏，进路多以多打周边眼，少装药方式控制其轮廓。进路顶板实行光面控制爆破，顶板过破碎时，加强锚杆支护。出矿使用WJD-1型1m3电动铲运机，根据溜井分布位置，就近倒矿。一期进路采用高标号充填，强度5Mpa、灰砂比1

12、：5、充填浓度70-72%。二期进路充填，强度0.5Mpa，灰砂比1：20、充填浓度仍要求70-72%。充填时，必须加强对胶结充填的质量监督。进路采矿时，必须充分考虑充填系统对工程的要求，控制顶板形态。充填前，采用砼墙或木板滤水墙封堵。为确保接顶，必须认真设置滤水系统，如进料口位置和接顶标高差、滤水管口高度及洗管废水排放等，均要有明确的技术要求。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究4 4回采方案的技术分析及主要技回采方案的技术分析及主要技 术参数的选取术参数的选取4.1 关于选用进路方式回采 一般地说，岩石的破坏形式分为三类：受压破坏，受拉破坏，剪切破坏。并且有复合加强岩体抗破坏能

13、力的作用；有复合减弱岩体抗破坏能力的作用。一定的条件下，岩体相对的抗破坏能力依次为：、等。现场的事实，充分说明了影响工程岩体稳定的主要破坏形式为剪切破坏，尤其是拉剪复合破坏，因为这时岩体内抵抗外力的内磨擦系数有减小化趋向。因此，在岩体内岩石节理裂隙发育的情况下，如何使得作业面顶板，处于抗压力为主的理想状态，如何设计最佳跨度，以削弱节理裂隙间策应和强化作用等，是考虑方案可行的重点问题。事实说明，小跨度进路回采、多点平行施工方案，是确保作业安全和良好的开采效果的优良手段。张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究图3 -65m中段矿柱回采工程顺序 施工过程中，进路顶板的锚杆支护出发点，也大多

14、基于加强岩体整体抗剪强度。回采顺序图3张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 4.2 排除众多脉内工程对顶柱进路回采的威胁 这是实现顶柱开采安全的重要问题之一，设计采用了先期进路拱形顶板，加上二期进路开采前，脉内实施充填治理工程的方案，来确保顶柱开采的长期稳定。先期进路的拱形顶板，可使得作业面顶板应力集中减少至最低限度，顶板处于最佳受力状态。与此同时，先期拱形顶板方案，最大限度地兼顾了后期邻近进路顶板的受力状态，如图4所示，在相邻进路充填之后，先期拱形顶板对二期进路开采安全的影响及前后关系。实施时，若辅以必要的锚固措施，可以认为，二期进路顶板处于万无一失的稳定状态。张保林脉内布满井巷

15、工程的中段矿柱进路回采工艺研究T区上部尾矿压力； T微变形后充填体支承压力张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 4.3 进路跨度(L)值的选取 以底柱砼板允许跨度值为基数，顶柱进路跨度增加适当放大系数。计算依据砼板强度性能及其受力特征。 计算条件：沿进路跨度方向，受力状态简化为以两邦为支点，上受均布荷载的简支梁；均布荷载值q=8t/m2（实验分析）；砼板抗压强度为15MPa的质体，其中钢筋网度250250mm2，砼板厚50cm，主筋为1 6元钢，抗拉强度2400kg/cm2。图5 底柱进路砼顶受力分析简图张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究 计算方法简化选用建筑工程中砼结构的设计方法。计算过程及结论： （1）配筋率：U=0.223%； （2）断面抗弯矩系数：A=3.8； （3）允许跨度t:t=3.10m。砼板允许进路跨度3.10m，这是确定上下层进路跨度的重要依据。 张保林脉内布满井巷工程的中段矿柱进路回采工艺研究4.4 胶结充填对维护地压稳定的力学作用分析 胶结充填体在管理和控制地压的过程中，起着重要的作用。一是最大限度地发挥充填体抗压作用，减少开掘所引发的地应力集中程度，二是改变开掘面围岩的