[發明專利]一種適用于薄脈礦床回采的上下盤破碎圍巖控制方法

有效

• 申請號: 202110154495.3
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN113153302B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 王曉軍;劉連生;趙奎;胡凱建;王新民;蔣旭;郭鵬
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: E21C41/22
• 分類號: E21C41/22;E21D20/00;E21D21/00;F42D1/00;F42D3/04
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于開采控制技術領域，公開了一種適用于薄脈礦床回采的上下盤破碎圍巖控制方法，通過在采場上的不同高度設置分層斜角度錨桿支護，在垂直礦體傾斜方向加固巖體厚度，形成承載層，在礦體傾斜方向分段支撐圍巖，限制圍巖沿礦體傾向滑落；利用上下盤空孔光面雙控爆破方法進行采場爆破，在上下盤巖體表面形成光面。本發明通過在采場上采的不同高度設置分層斜角度錨桿支護，在礦體傾斜方向對圍巖發揮分段支撐作用，進一步限制了其沿礦體傾向滑落。其次利用上下盤空孔光面雙控爆破技術，降低了采場爆破振動對上下盤圍巖的破壞作用，有效保證了上下盤圍巖的完整性，提高采場穩定性。

技術領域

本發明屬于開采控制技術領域，尤其涉及一種適用于薄脈礦床回采的上下盤破碎圍巖控制方法。

背景技術

目前，對于脈狀金屬礦床而言，隨著開采深度的增加，巖體原生應力不斷增大，圍巖的賦存環境逐步惡化，尤其是礦巖接觸帶圍巖多體現為軟弱破碎，在礦體開采爆破振動和次生應力的影響下，上下盤圍巖在礦體上采過程中出現不同程度的滑跨冒落，致使采場跨度不斷擴大，頂板暴露面積逐漸增加，嚴重影響了礦脈安全回采。并且隨著上采次生應力的不斷集中，采場地壓顯現日趨惡化。目前，該現象已成為現有的多數破碎圍巖采場的共性問題。這些采場難采礦體通常品位較高，礦量較大，對于儲量日益下降的老礦山而言顯得尤為重要。如何在保障安全的前提下，低貧損回收該類礦體是礦山迫在眉睫需要解決的問題。

采用留礦法回采的薄礦脈，上采過程中上下盤巖體在垂直于礦體傾斜方向受到采場中礦石的限制作用，不易產生移動，由于頻繁放礦，采場內的礦石對上下盤巖體產生摩擦拖拽作用，從而引發圍巖沿結構面滑脫，導致沿采場傾斜方向其上部圍巖失去支撐，待作業空間暴露后，上下盤圍巖呈板裂狀垮落。同時，由于采場空間小，采場的爆破振動對上下盤產生的破壞作用也是圍巖垮落的重要誘因。

目前急傾斜薄礦脈開采過程中采場的頂板及上下盤圍巖極易發生垮冒，嚴重威脅作業人員的安全，主要的控制方法包括如下幾方面。

(1)關鍵點橫撐支柱

留礦法開采雖然依靠礦堆支撐上下盤巖體，但散體不同于連續巖體，同時放礦過程也是上盤巖體不斷暴露的過程，采場長度越長，上盤暴露面積越大，在水平應力的作用下誘發板裂狀巖體失穩滑跨。在整個采場上下盤的關鍵區域采用點式支撐，則相當于減小上盤暴露跨度，在一定程度上抵御了水平構造應力，保護了上盤巖體的完整性。實際回采過程中通常在上下盤之間采用預留原生礦柱的方法實施上下盤橫向支撐，改善了上下盤巖體的拉應力分布區域。在一定程度上限制了上下盤巖體的滑垮。但該方法支撐礦柱在礦房上采過程中施工難度較大，所預留的礦柱在后續頻繁放礦過程中極易損毀，從而失去支撐作用。同時，在礦房不同區域預留上下盤之間的原生礦柱增加了礦石損失率。

2、上下盤巖體錨桿支護

對于呈層狀掉塊或脫落，結構面發育較為破碎的圍巖通常采用錨桿支護的方法，對上下盤巖體施工穿層錨桿，利用錨桿的組合梁作用增加上下盤巖體的承載厚度，從而提高巖體的自穩定能力。在錨桿錨固作用下，后續放礦過程的礦石與圍巖的摩擦拖拽作用不能破壞圍巖的完整性。但對于薄脈礦床開采空間狹小(采幅1～1.2m),通常施工上向鉆孔實施采場上采，利用淺孔鉆機施工垂直于上下盤巖體的錨桿鉆孔難度較大，同時安裝一定長度的錨桿施工難度大，且工時消耗較長，每一分層施工錨桿使得采場回采效率大為降低，同時增加了采礦支護的成本。

2、靜態留礦法

采場上采過程中，每一分層爆破后，首先在礦房一側人工架設木質溜井，利用電耙將本分層三分之一的礦石從木質溜井耙出，剩余三分之二的礦石留在靜態留存在采場中，支撐上下盤圍巖，接續完成上部分層回采，全部回采完畢后，礦房內的礦石由底部漏斗放出。該方法利用局部放礦代替整體放礦，減少了礦石反復流動對上下盤圍巖的摩擦和牽動作用，防止了圍巖放礦過程中的滑垮。但該方法由于利用電耙出礦，必須施工分層電耙硐室和專用電耙設備井，增加了采礦成本，每一分層上采必須移動電耙和預制人工溜井，回采效率降低，同時，由于圍巖破碎，電耙硐室施工及支護難度較大。