保安礦柱的設(shè)計

-.z.保安礦柱的設(shè)計

在特殊條件下,當(dāng)不宜把主要開拓巷道布置在巖石移動*圍之外時，或者對已投產(chǎn)的礦井，因在井筒附近發(fā)現(xiàn)新礦體、礦體向下延深使得井筒落入巖石移動*圍之內(nèi)時，為了保護(hù)井筒及其建筑物，需要設(shè)置保安礦柱。

保安礦柱是在井筒周圍留下一局部暫不開采的礦體，其*圍為按巖石移動角β、γ、δ用作圖法圈定之，其步驟如下。

〔1〕在平面圖上〔圖1〕，過井筒中心作垂直礦層走向的剖面Ⅰ-Ⅱ。在該剖面圖上，從井筒兩側(cè)的受護(hù)*圍邊界起，自上而下按各巖層的移動角逐層畫出其移動線，直到與礦層的頂、底板線相交，得A、B、C、D四點(diǎn)。則A-B-D-C-A即為在剖面Ⅰ-Ⅱ上的保安礦柱邊界。在畫巖石移動邊界限時，對位于采空區(qū)下端的移動線用β角，上端的用γ角。

圖1

作圖法設(shè)計保安礦柱

〔2〕將點(diǎn)A、B、C、D投影到平面圖的Ⅰ-Ⅰ線上，得A′、B′、C′、D′四點(diǎn)。設(shè)礦層形狀規(guī)則，則過這四點(diǎn)分別作平行走向的四條線，便得到保安礦柱頂、底板沿走向的邊界限在平面圖上的投影。

〔3〕在平面圖上，過井筒中心和受保護(hù)*圍邊界限，作平行礦層走向的階梯形剖面Ⅱ-Ⅱ。在該剖面圖上由上而下按δ角逐層畫出巖石移動邊界限，與礦層頂、底板線相交于M、K、G、H四點(diǎn)。將這些點(diǎn)投影到平面圖的Ⅱ-Ⅱ線上，得M′、K′、G′、H′四點(diǎn)。因設(shè)礦層規(guī)則，保安礦柱平面投影圖以Ⅰ-Ⅰ線為對稱軸，故可分別求得M″、K″、G″、H″四點(diǎn)，連接H′K″、G′M″、G″M′、H″K′得四條直線，將其延長，便得到保安礦柱頂、底板沿傾斜方向的邊界限在平面圖上的投影。

〔4〕在平面圖上，分別將保安礦柱頂、底板邊界的投影線延長相交，便得到保安礦柱圖形的平面投影圖。表1

我國局部礦山巖石移動角礦山(或礦體、采區(qū))名稱巖層性質(zhì)礦體傾角(°)礦體厚度(m)走向產(chǎn)度及開采深度(m)采礦方法移動角(°)βγγδ石咀子銅礦上盤為硅質(zhì)**巖、石英斑巖,穩(wěn)固,f=8~1275~851~35(平均6.3)走向長500采深950留礦法嗣后充填7070

金嶺鐵礦鐵山區(qū)上盤為**巖、結(jié)晶灰?guī)r,f=8~10下盤為閃長巖,f=8~12558走向長500采深94分段鑿巖階段采礦法、采后水砂充填,采深小于50m采深大于50m50555055

程潮鐵礦上盤為閃長巖、矽卡巖,f=8~10下盤為花崗巖、矽卡巖,f=10~12中等穩(wěn)固至穩(wěn)固4624~53走向長1700采深80無底柱分段崩落法6868

錫礦山南礦上盤為灰頁巖,中等穩(wěn)固,f=6~10下盤為灰頁巖,f=8~10東10中154~64~6采深200~250采深200房柱法、充填法595968696571大吉山鎢礦石英脈狀礦床,圍巖中等穩(wěn)固至穩(wěn)固,f=8~1465~80<3走向長600~800

采深760留礦法

階段礦房法46~8148~69

冶山鐵礦北礦區(qū)上盤為白云巖,f=10~12下盤為花崗閃長巖,f=8~10,中等穩(wěn)固至穩(wěn)固45~8020走向長度600開采深度130無底柱分段崩落法6585

云錫馬拉格礦4#采區(qū)上下盤為**巖化的碳酸鹽,f=8,中等穩(wěn)固40~6010~20礦體斜長620走向長度30~50方框支架充填法68

71~75鐵山壟鎢礦黃沙礦區(qū)16#脈圍巖為變質(zhì)砂巖和千枚巖,根本穩(wěn)固,f=8~1265~682~6開采深度150留礦法6161

湘東鎢礦圍巖中等穩(wěn)固,f=10~12;局部不穩(wěn)固,f=4~1070~800.3~0.5走向長度800~1100留礦法、充填法556575金山店鐵礦*伏山大井1#礦體上盤中等穩(wěn)固,下盤穩(wěn)固,礦巖接觸帶極不穩(wěn)固57~870.5~68走向長度2676(不連續(xù))無底柱分段崩落法、階段自然崩落法50(石英二長巖)60(變質(zhì)砂巖)60(石英二長巖)瓦房子錳礦頂?shù)妆P巖石為石灰質(zhì)頁巖,中等穩(wěn)固,f=6~815~250.2~0.8(平均0.4)走向長度600~2400長壁手選充填法606565桃林鉛鋅礦銀孔山礦體上盤為千枚巖,不穩(wěn)固,f=3~5;下盤為絹綠片石英巖,穩(wěn)固,f=10~1230~45(平均40)1.2~3.5(平均10)走向長度750水平中深孔階段強(qiáng)制崩落法435055推算值凡口鉛鋅礦獅嶺6#礦體上下盤巖石穩(wěn)固,f=8~1035~4018~40走向長度840上向水平分層充填法707575

如果礦層或巖層形狀不規(guī)則，應(yīng)該多作剖面，求得足夠多的點(diǎn)，把這些點(diǎn)連接起來，便可得到保安礦柱的邊界限。

在波蘭，按照被保護(hù)對象的重要性及它們對地表變形的敏感程度，將其分為四級。礦井及其提升設(shè)備屬于第二級，這一級保護(hù)目標(biāo)的允許水平變形值為ε≤3mm/m。在設(shè)計保安礦柱時，對不同級別的保護(hù)對象采用不同的巖石移動角。保護(hù)帶寬度s=30-H/6〔H—采深，H≤180m〕。

保護(hù)對象級別ⅠⅡⅢⅣ移動角取值

45°

58°

62°

66°

巖石移動角的大小，與許多因素有關(guān)，主要是巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、礦體厚度、礦體傾角、開采深度、采礦方法等。對于已開采的礦山，可以通過實地觀測求得。對于新設(shè)計的礦山，一般是應(yīng)用類比法，參照類似條件下礦山的實際資料選取，并綜合考慮本礦的具體條件，對所選取的值進(jìn)展修正。表1是我國一些金屬礦山的巖石移動角資料；表2是在完全采空條件下巖石的移動角。表17-18

巖石移動角〔在完全采空條件下〕普氏系數(shù)f巖層傾角αn或礦體傾角αp(°)巖石移動角(°)βγδ

層狀巖石f<50～3331～4546～6061～8081～9055～4545～404040～4545～505555αn-5(不大于50)50505565555555f>50～3031～4546～6061～8081～9060～5050～4545～40