云南大红山I#铜矿体回采顶帮板管理方案研究

顾伟

【摘 要】云南大红山矿I#铜矿体产状复杂，开采条件受矿体产状影响较大。采矿方法采用无轨机械化点柱上向水平分层充填采矿法。分段高度为20 m，分层高度为4 m，分层回采结束后充填，充填先用尾砂垫底，上层采用0.5 m的胶结充填作为下一分层回采出矿的工作平面。由于矿体呈多层条带状，单层厚度小，层间围岩稳定性差，节理裂隙发育，因此回采时经常遇到冒顶片帮事故。文章针对云南大红山矿I#铜矿体回采爆破方案和支护方案进行优化，减少顶板暴露面积和高度，降低点柱支撑压力，保证其回采作业的安全性。

【关键词】上向水平分层充填；点柱；光面爆破；预应力锚杆支护

【中图分类号】TD32 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）07-0142-02

1 工程概况

I#铜深部矿体呈缓倾斜～倾斜多层产出，矿体主要为中厚至厚矿体，夹层厚度从几米到几十米不等。矿体倾角一般在20°～40°；矿围岩稳固。矿体埋深一般在0～950 m。在矿体西翼有曼岗河、矿体上盘有浅部熔岩铁矿体及露天采场需要保护，采用了无轨机械化的点柱式上向水平分层充填法进行开采。分层高度为4 m，采用掘进台车打眼，3～4 m3柴油（或电动）铲运机配20 t卡车出矿；分层回采结束后及时充填，分层用废石和分级尾砂充填底层，上层的0.5 m面层采用胶结充填，灰砂比为1∶4。

I#铜浅部采矿工程根据矿体的不同厚度，分别采用无轨机械化设备开采的房柱法、分段空场法，部分地段开采后用废石充填。采矿方法示意图如图1所示。

采矿方法受矿体产状和地质条件限制，点柱式机械化上向水平分层采矿法回采工艺简单、成本高、效率低，但仍然是目前条件下最为合理的采矿方法。

2 存在问题

该矿体围岩节理裂隙较发育，岩层层理明显，在回采较厚矿层时沿倾向跨度较大，总体暴露面积超过200 m2，暴露面积较大。分层回采时由于岩层裂隙影响，分层回采梯段高度大多超过4 m。顶板支护存在锚杆支护效果不明显的问题。分层回采时光面爆破效果较差，顶帮板浮石清找任务量较大。经常发生顶帮板浮石或大面积围岩冒落。预留点柱在围岩应力释放后出现垮塌现象。

3 应对措施

3.1 顶板暴露面积控制

（1）若减小盘区沿走向长度为40 m，其相应增加20%的穿脉切巷采切工程量，总采切工程量增加10%以上。采切工程量增加太大，经济效益降低，此方案不宜采用。

（2）增加点柱尺寸，遇到品位低的矿石可以适当增加点柱尺寸，以减少顶板暴露面积。由于岩层层状和节理发育明显，孤立点柱较高时容易发生滑动破坏，所以尽量避免孤立点柱的出现。必要时应放弃部分矿石。

（3）矿岩交界面，尤其是矿体上盘矿岩交界面稳固性较差，可以适当超挖，并加快回采速度，尽量避免上盘稳固性差的围岩垮落风险。

（4）盘区内，当沿走向跨度较大时，严格控制垂直矿体走向方向的顶板跨度，该跨度越大，越容易发生岩层滑动。也就是说，一个方向上跨度越小，整体就越稳定，应尽量避免两个方向上跨度的同时加大。

3.2 严控梯段高度

由于矿体倾角较缓，岩层层理发育，因此在一定的暴露面积条件下，梯段高度越高，顶帮板稳固性就越差。岩层易产生滑动破坏，导致大面积垮帮。所以，要严格控制梯段高度，采场回采时周边眼装药量要严格控制，凿岩角度在垂直倾向上要尽量避免上倾和超挖。

在本分层回采完成时，应结合下一分层矿体变化和回采设计合理确定顶板高度及充填高度。切巷高度应在充填高度1 m以上，便于回采。但是应控制下一分层不回采围岩顶板高度和充填高度一致，使其在下一分层回采时落在充填体上具有一定支撑能力，减小点柱支撑压力。

3.3 加强顶帮板分级管理，适当加强支护

根据采场地质条件和工程情况，合理确定顶帮板管理等级。由于I#铜矿体岩层节理发育，采用预应力锚杆支护效果更佳，锚杆方向上应垂直岩层面或沿围岩主应力方向，避免发生锚杆剪切破坏。

3.4 加强光面爆破管理

周边眼孔距必须小于周边眼落矿厚度，才能具有更好的光爆效果。在岩体条件較差时，应适当降低周边眼孔距和单孔装药量。在钻孔垂直矿体走向时效果更为明显。经加强光面爆破管理后，采场顶板光面爆破效果如图2所示。

3.5 建立光面爆破标准

（1）残留炮孔痕迹在开挖轮廓面上均匀分布。眼痕率符合规定要求。

（2）巷道超挖尺寸不大于200 mm。

（3）巷道周边不应欠挖。

（4）岩面平整，孔壁不应有明显的爆震裂隙。

（5）眼痕率不小于60%。

4 防治效果与结论

4.1 防治效果

通过采用减小超挖、缩短点柱间距、严控分层梯段高度及减小顶板暴露面积等措施，发现顶板浮石及垮落频率并没有明显减少。但是壁片帮的频率明显减少，点柱破坏率略有降低。在加强锚杆支护，采用预应力锚杆的情况下，顶板大面积开裂，并逐渐破坏垮落的情况有明显减少。通过加强光面爆破管理，顶板的浮石有明显减少，围岩保护效果非常明显。

4.2 结论

在该矿体地质条件及点柱法上向水平分层采矿法开采条件及矿房尺寸条件下，为了减少顶帮板冒顶片帮事故发生，采用光面爆破并加强监督管理措施后，效果较为明显，可以长期维持顶帮板浮石减少。同时，在工程扰动较小的情况下，预应力锚杆对层状发育岩体防治裂隙扩大且破坏效果明显。减小顶板暴露面积对大面积冒顶及局部围岩破坏均有一定的改善效果。

参 考 文 献

[1]孟稳权.冬瓜山矿床深部开采岩层控制的措施[J].矿业快报，2006（12）：58-59.

[2]胡正才.冬瓜山铜矿生产地质管理方案探讨[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（5）：47-48.

[3]马国栋.基于切克兰德方法论的矿山地质管理分析[J].包钢科技，2017，43（S1）：54-58.

[责任编辑：陈泽琦]