淌塘铜矿六中段2号矿体支护技术研究

卢海泽，王 毅，梅社华，赵红良，李双龙

（1.靖西县锰矿有限责任公司， 广西 靖西县 533803；2.会东鑫联矿业有限责任公司，四川 会东县 615200）

随着地下矿山向深部开采和巷道的延伸开挖，岩体原有应力平衡改变，引起地应力重新分布，使岩体均不同程度产生了变形、开裂、局部剥落，甚至冒顶、垮塌。多数矿山采场支护和矿柱均不同程度地发生变形和破坏，开拓采准巷道、斜坡道出现底鼓、冒落、片帮、乃至垮塌等现象，对于地下矿山开采而言，保证巷道开挖与支护稳定是矿山安全开采的前提。

1 矿山概况

淌塘铜矿于2006年8月建成投产，设计生产能力为1500t／d，现已达产。矿山铜矿石资源储量427万t，平均品位0.65%。矿体走向总体北10°东，倾向北东，陡倾，倾角为65°～85°，厚度为1～40 m。已控制矿体走向长620m，倾向延伸300m。淌塘铜矿拥有完整的开拓、提升、运输、通风、供电、供水、供风、排水系统和选矿生产系统，生活、辅助设施完备。该矿共建有6个中段，四中段以上矿体开采已接近收尾，目前主要开采五中段（2385m水平），六中段（2335m水平）为持续接替中段。

根据矿山矿量统计数据、矿山开采计划及矿山实际显示，六中段2号矿体的建设进度直接关系到2012年度生产任务的完成，是自矿山建设以来最大的一个矿体，地质储量约为30万t，地质品位约为0.8%。矿山深部延伸接替工程约于2014年底建设完成，六中段2号矿体的服务年限直接关系到2014年底矿山是否能顺利接替。

六中段2号矿体矿岩主要由凝灰质千枚岩、炭质绢云千枚岩和结晶灰岩透镜体组成，结构复杂。含矿层及其顶底板围岩岩石质量指标低，岩石风化强烈，以层状岩类为主，岩体完整程度差。顶底板围岩直接充水，使岩体失稳的工程地质问题发育较多，坑道片帮、冒顶等变形较多，矿体周边及其内部含有多条破碎断层。矿岩物理性质为：炭质凝灰质千枚岩类抗压强度为21.2～75.1MP a，软化系数0.43～0.72，硬度系数f＝1～5；凝灰质千枚岩类抗压强度为31.7 MP a，软化系数0.52；根据地质队实地测量，坑道矿渣堆积安息角为25°～40°。

2 支护方法的选择

2.12 号矿体开拓巷道

六中段2号矿体矿岩破碎、稳固性差（f＝1～5），区域涌水量大，通过经济、技术比较，最终底部结构采用分段崩落法漏斗受矿、小装岩机出矿的有底部结构，装矿道断面规格为2.4m×2.8m，出矿进路断面规格为2.7m×2.8m，斗颈规格为2m×2 m×2m，底部结构总工程量约为760m。根据2号矿体施工进度表计算，底部采准工程和各分段凿岩时间折合约1.5a，各分段打眼和装药时间总约0.7 a，出矿时间约1.7a，要使工程顺利掘进和延长坑道服务年限，选择合理的支护方式是关键。

2.2 支护方法选择

结合矿山实践经验，初步选择5种支护方式，见表1。

结合2号矿体地质特征，由于锚喷支护中受力锚杆长度受到限制，很难支撑较大的压力，故排除。根据矿山实践经验，木支护、钢支护和混凝土浇灌不能支撑较大地压，且由类似采场经验得知，木支护服务年限为1.2a，钢支护服务年限为2.2a，混凝土浇灌服务年限为3a，钢筋混凝土浇灌服务年限为4a以上，而六中段2号矿体从采场建设到闭坑的服务年限为3.9a，故初步选择钢筋混凝土浇灌。

表1 5种支护方式优缺点对比

六中段2号矿体底部采准工程约为760m。若采用木支护，木支架间距0.2m，即完成支护需3800架，按7.5m／架计算，需木材332.05m3，木支护成本为332.05m3×1575.24元／m3＝523058元。由木支护服务年限和采场出矿进度表得知，出矿总量为15000t，生产单位铜金属成本为24000元，按市场价50000元／t计算，即最终产生经济价值为15000t×0.76%×（50000元／t－23000元／t）－523058元＝2554942元。

若采用钢支护，钢支架间距0.3m，即完成支护需钢材2533架，得钢支护成本为2533架×2689.83元／架＝6813339.39元。由钢支护服务年限和采场出矿进度表得知，出矿总量为20000t，生产单位铜金属成本为23000元，按市场价50000元／t计算，即产生经济价值为20000t×0.76%×（50000元／t－23000元／t）－6813339.39元＝－2709339.39元。

若采用混凝土浇灌，混凝土浇灌断面为2.2 m2，得知混凝土浇灌成本为2.2 m2×760 m×859.22元／m3＝1436615.84元。由混凝土浇灌服务年限和采场出矿进度表得知，出矿总量为164000t，生产单位铜金属成本为23000元，按市场价50000元／t计算，即产生经济价值为164000t×0.76%×（50000 元／t－23000 元／t）－1436615.84元 ＝32216184.16元。

若采用钢筋混凝土浇灌，混凝土浇灌断面为2.2 m2，得知浇灌成本为2.2m2×760m×1900元／m3＝3176800元。由钢筋混凝土浇灌服务年限和采场出矿进度表得知，出矿总量为240000t，生产单位铜金属成本为23000元，按市场价50000元／t计算，即产生经济价值为240000t×0.76%×（50000元／t－23000元／t）－3176800元＝46071200元。

通过上述经济比较，选择钢筋混凝土浇灌。但由于矿岩破碎、稳固性差、涌水量大和地压大，在掘进过程中，若不及时支护，工程将面临着跨方甚至坍塌，若采用钢筋混凝土一次浇灌，由于施工复杂和工序多，导致工程施工进度过慢，最终造成2号矿体不能顺利接替，因此必然需要临时支护。基于采准时间较长和木支护服务年限短的特点，临时支护采用钢支护，在钢筋混凝土浇灌前期，可根据地压情况给予钢支架回收，经整形后复用，以降低支护成本。

综上所述，最终采取的支护方式为钢支护＋钢筋混凝土浇灌。

3 支护方案的设计

3.1 钢支护

采用12＃矿用工字钢制成梯形支架，梁腿连接牢固可靠，安装、拆卸方便。为了防止棚腿受压陷入底板，在其下端焊一垫板或加垫木。在钢筋混凝土浇灌过程中，在地压不太大的情况下回收，经整形后复用，从而降低支护成本；在压力大的地段，钢支护明显变形变弯的地方，不拆卸而用于提高钢筋混凝土支护的质量。

3.2 钢筋混凝土支护

浇灌厚度300mm，主、副筋均选用20＃螺纹钢，混凝土保护层50mm，基座厚度和宽度分别为300 mm和500mm，主筋端部弯钩长度320mm，混凝土采用32.5MP a水泥、中砂（永郎河沙）、＜16mm石子和水，严格按照0.53∶0.348∶0.845∶0.22的比例制成C 30的混凝土强度。在不影响运输条件下，浇灌断面可根据工程地质情况适当调整，钢筋混凝土浇灌如图1所示。

3.3 施工注意事项

一般情况下，采用短钻进行凿岩，在非常破碎的地方采用人工挖掘的施工方式。在进行钢支护过程中，值班队长须现场监督指导；遇到岩石较破碎且涌水较大地段，至少两名值班队长现场监督指导，防止在支护过程中事故的发生，若有大量泥石流出现，停止全部作业，待涌水变小或消失后再商定下一步施工方案；在钢筋混凝土支护过程中，临时支护是否拆卸将由监质队结合现场情况定夺，能拆卸的地方由值班队长现场监督工人进行拆卸。

图1 钢筋混凝土浇灌示意

4 结 论

结合2号矿体地质特征，在对支护方法进行经济比较后，选取钢支护＋钢筋混凝土浇灌的方式支护2号矿体开拓巷道。并对支护方案进行了设计，并提出了施工中的注意事项。

淌塘铜矿六中段2号矿体底部结构采用钢筋混凝土浇灌，最大限度降低了矿石的损失率和贫化率，为2014年底矿山顺利接替提供了有利的资源保障。

［1］李迎富，华心祝.沿空留巷支护结构可靠度分析［J］.矿业研究与开发，2011，31（3）：76－78.

［2］余伟健，高 谦.复合性软弱围岩巷道支护参数优化设计［J］.采矿技术，2006，6（3）：322－325.

［3］吴和平.复杂岩层巷道支护技术研究［D］.长沙：中南大学，2005.

［4］403地质队.四川省会东县淌塘铜矿地质勘查报告［R］.峨眉山：403地质队，2006.

［5］冯兴隆，等.淌塘铜矿六中段开采方法研究［R］.玉溪：玉溪矿业矿山研究院，2012.

［6］王贤来，姚维信，韩 斌.金川矿区高应力破碎岩体条件下的巷道支护技术［J］.矿业研究与开发，2004，24（3）：38－41.