[发明专利]一种适用于薄脉矿床回采的上下盘破碎围岩控制方法

说明书

本发明属于开采控制技术领域，公开了一种适用于薄脉矿床回采的上下盘破碎围岩控制方法，通过在采场上的不同高度设置分层斜角度锚杆支护，在垂直矿体倾斜方向加固岩体厚度，形成承载层，在矿体倾斜方向分段支撑围岩，限制围岩沿矿体倾向滑落；利用上下盘空孔光面双控爆破方法进行采场爆破，在上下盘岩体表面形成光面。本发明通过在采场上采的不同高度设置分层斜角度锚杆支护，在矿体倾斜方向对围岩发挥分段支撑作用，进一步限制了其沿矿体倾向滑落。其次利用上下盘空孔光面双控爆破技术，降低了采场爆破振动对上下盘围岩的破坏作用，有效保证了上下盘围岩的完整性，提高采场稳定性。

技术领域

本发明属于开采控制技术领域，尤其涉及一种适用于薄脉矿床回采的上下盘破碎围岩控制方法。

背景技术

目前，对于脉状金属矿床而言，随着开采深度的增加，岩体原生应力不断增大，围岩的赋存环境逐步恶化，尤其是矿岩接触带围岩多体现为软弱破碎，在矿体开采爆破振动和次生应力的影响下，上下盘围岩在矿体上采过程中出现不同程度的滑跨冒落，致使采场跨度不断扩大，顶板暴露面积逐渐增加，严重影响了矿脉安全回采。并且随着上采次生应力的不断集中，采场地压显现日趋恶化。目前，该现象已成为现有的多数破碎围岩采场的共性问题。这些采场难采矿体通常品位较高，矿量较大，对于储量日益下降的老矿山而言显得尤为重要。如何在保障安全的前提下，低贫损回收该类矿体是矿山迫在眉睫需要解决的问题。

采用留矿法回采的薄矿脉，上采过程中上下盘岩体在垂直于矿体倾斜方向受到采场中矿石的限制作用，不易产生移动，由于频繁放矿，采场内的矿石对上下盘岩体产生摩擦拖拽作用，从而引发围岩沿结构面滑脱，导致沿采场倾斜方向其上部围岩失去支撑，待作业空间暴露后，上下盘围岩呈板裂状垮落。同时，由于采场空间小，采场的爆破振动对上下盘产生的破坏作用也是围岩垮落的重要诱因。

目前急倾斜薄矿脉开采过程中采场的顶板及上下盘围岩极易发生垮冒，严重威胁作业人员的安全，主要的控制方法包括如下几方面。

(1)关键点横撑支柱

留矿法开采虽然依靠矿堆支撑上下盘岩体，但散体不同于连续岩体，同时放矿过程也是上盘岩体不断暴露的过程，采场长度越长，上盘暴露面积越大，在水平应力的作用下诱发板裂状岩体失稳滑跨。在整个采场上下盘的关键区域采用点式支撑，则相当于减小上盘暴露跨度，在一定程度上抵御了水平构造应力，保护了上盘岩体的完整性。实际回采过程中通常在上下盘之间采用预留原生矿柱的方法实施上下盘横向支撑，改善了上下盘岩体的拉应力分布区域。在一定程度上限制了上下盘岩体的滑垮。但该方法支撑矿柱在矿房上采过程中施工难度较大，所预留的矿柱在后续频繁放矿过程中极易损毁，从而失去支撑作用。同时，在矿房不同区域预留上下盘之间的原生矿柱增加了矿石损失率。

2、上下盘岩体锚杆支护

对于呈层状掉块或脱落，结构面发育较为破碎的围岩通常采用锚杆支护的方法，对上下盘岩体施工穿层锚杆，利用锚杆的组合梁作用增加上下盘岩体的承载厚度，从而提高岩体的自稳定能力。在锚杆锚固作用下，后续放矿过程的矿石与围岩的摩擦拖拽作用不能破坏围岩的完整性。但对于薄脉矿床开采空间狭小(采幅1～1.2m),通常施工上向钻孔实施采场上采，利用浅孔钻机施工垂直于上下盘岩体的锚杆钻孔难度较大，同时安装一定长度的锚杆施工难度大，且工时消耗较长，每一分层施工锚杆使得采场回采效率大为降低，同时增加了采矿支护的成本。

2、静态留矿法

采场上采过程中，每一分层爆破后，首先在矿房一侧人工架设木质溜井，利用电耙将本分层三分之一的矿石从木质溜井耙出，剩余三分之二的矿石留在静态留存在采场中，支撑上下盘围岩，接续完成上部分层回采，全部回采完毕后，矿房内的矿石由底部漏斗放出。该方法利用局部放矿代替整体放矿，减少了矿石反复流动对上下盘围岩的摩擦和牵动作用，防止了围岩放矿过程中的滑垮。但该方法由于利用电耙出矿，必须施工分层电耙硐室和专用电耙设备井，增加了采矿成本，每一分层上采必须移动电耙和预制人工溜井，回采效率降低，同时，由于围岩破碎，电耙硐室施工及支护难度较大。