1、金属矿床地下开采金属矿床地下开采第八章第八章 采场地压管理采场地压管理青岛理工大学青岛理工大学原丕业原丕业二OO九年八月28.1 概述概述原岩体：未开挖的岩体或不受开挖影响的岩体。原生应力场：原岩体中的岩石在上覆岩层重量以及其他力的作用下，所处于的一种应力状态。岩体被开挖后，破坏了原岩应力平衡状态，岩体中的应力重新分布，产生了次生应力场，使巷道或采场周围的岩石开始变形、移动和破坏，这种现象称为地压显现。地压（矿山压力）：使围岩变形、移动和破坏的力。38.1 概述概述 地压管理的基本方法：利用矿岩自身的强度和留必要的矿柱，以确保采场的稳定。采取各种支护方法，支撑回采工作面，以保持其稳定。充填采空
2、区，支撑围岩，并保持其稳定。崩落围岩48.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱一、采场暴露面的稳定性评价影响采场暴露面大小的主要因素：矿石和围岩的力学性质、开采深度、施加在开采空间顶板上的覆岩层高度、暴露面维持时间、暴露面的几何形状等在地下开采中，覆盖岩层重量有多大比例作用在开挖的暴露面上，一直是采矿界重视的问题覆岩总重假说58.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱覆岩总重假说水平或缓倾斜矿体中，开采空间承受的载荷P，是开采空间上部直达地表全部全部覆岩重量的总和：bLHSHPHbSbL68.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱拱形假说：在上部覆岩的作用下，松散的岩石从开采的顶板向下冒落，形成自
3、然平衡拱。作用在矿柱上或支架上的载荷，仅是冒落拱内岩块的重量，与开采深度无关。78.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱Hyxafxy2平衡拱跨度的一半F=tg：内摩擦角8许多研究结果说明：开采空间上部岩体所承受的载荷，不是其上部整个覆岩的重量，而仅是其中的一部分，如果为Hb，则：8.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱KHHbK荷载系数。主要与H/L有关H/L2 K=0.40.898.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱滑动棱体假说：急倾斜厚大矿体，间柱荷载主要来自上盘滑动棱体，且滑动面为一曲面，下滑力与滑动面亦不平行。Pcos)sin(QP10 开采暴露面的稳固性，还决定于暴露面积的形状：
4、长l，宽a。长度小于2倍宽度时，稳固性决定于暴露面积 长度大于2倍宽度时，稳固性决定于宽度。即暴露面稳定的条件是：当l2a时，la2a时，aau8.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱118.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱二、矿柱矿柱的形状对其强度的影响主要是高宽比菱形矿主的抗压强度为：fflkf立方形矿柱的抗压强度，98.1kpakf矿柱形状系数，取决于高宽比 可近似取为：hckhchckhcff12 水平和缓倾斜矿体矿柱的计算一般留有连续矿柱和间断矿柱保证矿柱强度必须的截面，按许用承载强度计算：8.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱二、矿柱nksHkSf0式中：S矿柱支撑的上部覆岩
5、面积；上部覆岩平均容重；H开采深度；K荷载系数；s矿柱截面积；0矿柱矿石单向抗压强度，9.81kpa；n安全系数，永久35，临时2313上式变化：8.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱fkHknSs0还应考虑以下条件：为了防止爆破崩坏，C2W为了防止矿柱纵向弯曲，C 0.25h0.75h采用爆破崩矿时，C 35m如果顶板岩石强度低于矿石强度，应防止矿柱压入顶板：dHknSs148.2 采场暴露面和矿柱采场暴露面和矿柱 急倾斜矿体矿柱计算主要支撑力量是间柱！按覆岩压力计算间柱宽度二、矿柱fkHkncacSs0a矿房宽度C间柱宽度同时：mchcwc8441312；15 按滑动棱体计算间柱宽度Pc
6、os)sin(QP16 间柱中的正应力，应小于矿柱的许用应力：0)(dccaP a矿房宽度 c间柱宽度 d下滑棱体的宽度 间柱宽度为：PdaPc0178.3 支护支护木材支护横撑支护和立柱木垛方框支架和木棚188.3 支护支护锚杆和锚杆桁架支护锚杆支护液压涨壳式缝管式摩擦锚固式树脂砂浆粘结锚固全长锚固式树脂粘结锚固倒楔式涨壳式楔缝式机械锚固点锚固型式19 锚杆的力学作用：悬吊作用 组合作用 挤压作用8.3 支护支护20218.3 支护支护 锚杆桁架支护矿柱矿房矿柱228.3 支护支护金属支架支护23248.3 支护支护混凝土和喷射混凝土支护支护混凝土支护258.3 支护支护混凝土和喷射混凝土支
7、护 喷射混凝土支护 和浇筑混凝土支护比：减少掘进工程量1520%；提高施工速度2倍以上；节约混凝土50%；降低成本50%。作用？2627288.4 充填充填分类：全部充填和局部充填 同时充填和事后充填 干式充填、水力充填和胶结充填298.4 充填充填 沉缩率P：%100121VVVP 干式充填沉缩率1525%；水力充填1015%；风力充填1012%308.4 充填充填干式充填采石场或废石场破碎地面运输主充填井井下水平运输采场充填天井采场内运输、铺平31 以水作媒介，使充填料沿管道或钻孔输送到充填地点。工艺：充填料的选择和加工、砂浆的制备和输送、充填和脱水及废水处理8.4 充填充填 水利充填32
8、8.4 充填充填 水力充填 充填料的选择和加工 河砂、山砂、卵石、炉渣、采掘的岩石、选厂的尾砂等 充填料最大粒径不应超过管道的1/3，且含量不超过总量的15%。充填料的含泥量（粒径小于1mm），不得超过15%沉缩率不超过10%15%338.4 充填充填 砂浆浓度：固液比控制在1:3.5以内 4小时能完全脱水。黄铁矿含量不应超过8%，否则脱硫34 充填料的制备 破碎、筛分、储存、搅拌和注砂8.4 充填充填 水力充填358.4 充填充填 水力充填 砂浆的水力输送 临界速度：尾砂 1.51.65m/s 河沙 22.5m/s 碎石 34m/s368.4 充填充填 水力充填 充填体的形成与脱水 溢流脱水 渗透脱水 粒级在1927微米以上 排泥378.4 充填充填 胶结充填 充填材料 胶结材料、粗骨料、细骨料、水 胶结充填料的配比 充入采场的充填体强度应达到29434905KPa 人工假底 68679810KPa 1m水泥用量180250kg；水灰比11.6 尾砂胶结充填输送浓度6572%
