[发明专利]下向短锚索连续、多层预支护方法

说明书

 

技术领域  

本发明涉及金属矿山地下开采采场地压管理顶板支护技术。

背景技术

当前国内外地下金属矿床开采采场地压管理顶板支护技术，主要有以下几种方法：

第一种方法、采场回采前顶板预支护。采用上向长锚索进行预支护。支护原理：长锚索（螺纹钢）经水泥浆灌注，与矿岩形成一体，在对周边岩石加固的同时，对底部矿岩起到吊拉支护。支护设备及材料：YGZ90型导轨回转凿岩机，单缸注浆泵、螺纹钢、水泥、速凝剂、回气管等。支护工艺：凿岩--安装螺纹钢、回气管--封口--灌浆--回气管溢流。优点：支护强度较高，支护高度大（18m左右），一次支护可进行多次回采。适宜条件：采场面积大，现多用于中深孔采矿上盘维护。存在的问题：支护工艺复杂，效率低，成本高，支护时易脱落；支护设备大，不能在小断面下完成采场支护，采场暴露面积大时支护作业本身不安全；锚索未生根，后期易脱落。

第二种方法、采场回采后顶板表层跟进支护。该支护方法，只能对采场顶板表层进行支护，难以控制大冒落，矿柱回采时，该方法支护效果几乎为零。①、涨壳式锚杆支护。支护原理：锚杆送入孔部位置后，锚杆前端的楔形涨壳头，在锚杆旋转式张开，并与于围岩形成较大的摩擦力，然后通过镶嵌在锚杆尾部的金属托盘，给岩石向上的紧压力，锚杆的紧压力一般是50KN-80KN。支护设备及材料：7655气腿式凿岩机，锚杆支护台车等。支护工艺：凿岩--安装锚杆、托盘--螺旋紧固。优点：支护工艺简单。适宜条件：层状坚硬岩体。存在的问题：支护范围小，对破碎、松软岩体支护效果差，受爆破冲击时易脱落，支护作业不安全。

②、管缝式锚杆支护。支护原理：当一根纵向开缝的高强度钢管，安装于比管径稍小的钻孔时，可立即在全长范围内对孔壁施加径向压力和阻止围岩下滑的摩擦力，加上锚杆托盘托板的承托力，从而使围岩处于三向受力状态，并实现岩层稳固。在爆破振动围岩锚移等情况下，后期锚固力有明显增大，当围岩发生显著位移时，锚杆并不失去其支护抗力，它比涨壳式锚杆有更好的特性。管环拉脱荷载：80KN-100KN。支护设备及材料：7655气腿式凿岩机等。支护工艺：凿岩--安装锚杆、托盘--楔入。优点：支护工艺简单。适宜条件：层状坚硬岩体。存在的问题：支护范围小，支护作业不安全。③圆钢+水泥药卷。支护原理：类似于长锚索和管缝锚杆。拉脱荷载：50KN-80KN。支护设备及材料：7655气腿式凿岩机，圆钢，环形药卷等。支护工艺：凿岩--安装圆钢--楔入药卷。适宜条件：层状坚硬岩体。优缺点：支护工艺简单但施工难度较大；支护范围小，不适宜碎岩、软岩，支护作业不安全。④树脂锚杆。支护原理同③，由于安装困难，未推广应用。

第三种方法、矿柱支护。支护原理：采场回采过程中，为保证采场顶板的稳定，在采矿设计时预留矿柱或回采过程中保留矿柱，对采场顶板形成支撑。缺点：矿柱难以回收，最终造成较大的矿量损失。

发明内容

本发明旨在提供一种下向短锚索连续、多层预支护方法，所要解决的技术问题是：通过对待采矿体进行了超前、连续、多层支护，彻底根治采场顶板冒落问题。

本发明的技术方案如下：

下向短锚索连续、多层预支护方法，其特征在于包括以下步骤：

一、支护前的准备工程：垂直矿体走向开凿若干条互相平行且间隔分布的一步采采联和二步采采联，一步采采联和二步采采联均到达矿体下盘边界；之后沿一步采采联开凿进入矿体的一步采切巷，然后沿一步采切巷两帮开凿平行矿体走向的若干条一步采分条，位于同一条一步采切巷的左右两侧的一步采分条交错布置，相邻两条一步采分条之间的矿体作为二步采分条的回采轮廓；

二、从第二分层开始，一步采分条回采结束后进行如下预支护作业：

1）、沿一步采分条两帮底板偏上位置开凿下向倾斜钻孔，钻孔孔底位置在二步采分条设计回采的顶板处；

2）、在钻孔内安装支护螺纹钢并进行水泥浆灌注，支护螺纹钢头部位于钻孔的孔底，尾部位于一步采分条内；

3）、利用同一根生根螺纹钢将同一条一步采分条内的支护螺纹钢的尾部连接在一起，生根螺纹钢与支护螺纹钢的走向互相垂直；

螺纹钢安装完毕后进行采场胶结充填作业，使生根螺纹钢与护螺纹钢的尾部所处的一步采分条内充满胶结充填体；

三、一步采第三分层充填作业结束后，可同时进行二步采矿体的回采，但必须保证二步采施工始终落后于一步采施工至少两个分层；二步采的施工方法：沿二步采采联开凿进入矿体的二步采切巷，沿二步采切巷左右两帮进行二步采分条回采，二步采回采作业结束后，充填尾砂。