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[摘要]：本文首先对下向水平分层进路采矿法超前支护法的现状进行了分析，介绍了该超前支护方法的优点，并结合焦家金矿的设计施工工艺，阐述了该方法的应用情况和推广前景，最后做出了经济效益分析。
[关键词]：焦家金矿 下向水平分层进路采矿法 超前支护
中图分类号：TD853.35+4 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X（2013）01- 0252-01
1.下向水平分层进路采矿法超前支护法现状分析
目前焦家金矿使用下向水平分层进路回采方法的采场矿石坚固性系数f在2～5之间，岩石稳固性为Ⅲ～Ⅳ级，其中围岩以Ⅲ级为主，矿石稳固性差，矿石以Ⅳ级为主，极易形成顶板冒落。矿体上盘的倾角为30°，下盘倾角在35°左右。当进路回采至上盘位置时，由于受到上盘暴露面积较大的影响，上盘下三角矿石无法全部进行回收，大约进路采高（3.5m）1/2的下三角矿石无法进行回收，造成了大量的矿石损失，且采场转层至下一分层后靠近上盘处约有2.6m长，3m宽的的顶板暴露区域无充填假底，严重威胁着作业人员的生命安全，存在着重大安全隐患。
2.下向水平分层进路采矿法超前支护的优点
（1）增加作业时的安全系数。进路采矿时无假底作业区域，顶板为圆钢支护，具有一定得抗拉抗压强度，能够承受顶板岩石的一定作用力。大大增加了作业人员的安全系数。
（2）减少坑内木棚支护数量。由于焦家金矿北翼采场矿石坚固性系数低，顶板稳固性系数差，在以往施时进路过了充填假底到无假底区域打眼作业时需要对顶板进行木棚支护，防止顶板塌落。经过超前支护后，无需大量的木支护，只需在两帮打点柱进行门撑辅助支护即可，减少了坑内木支护量。
（3）提高矿石回收率。焦家金矿矿体属于倾斜矿床，矿体上盘倾角约30°，下盘倾角约35°。下向水平分层进路回采至上盘时，顶板有约7.8㎡的无假底区域，受顶板岩石破碎且暴露上盘面积较大影响，回收下三角矿体时，只能回收约采高（3.5m）1/2左右的下三角，剩余的下三角无法进行回收。采用超前支护后顶板无假底区域基本稳固，且对上盘有一定程度的支撑作用，可将下三角损失降低到0.5～0.8m高度范围内。提高了下三角矿石的回收率。
3.设计方案及施工工艺过程
3.1 设计方案
下向水平分层回采的采场每条进路回采至上盘位置结束后，在距进路底板高20～40cm左右使用7655型气腿凿岩机打空心眼，使用钎杆长度为3.0m。空心眼眼间距为50cm。空心眼布置完成后将直径Φ38mm，长3.5m的圆钢嵌入空心眼内，眼内深度为3.0m，眼外深度0.5m。同时在距底板1m高的位置打吊挂锚杆，涨壳锚杆间距为1m，与进路内铺设的钢筋主筋进行焊接，并将圆钢与主筋和涨壳锚杆焊接，钢筋的主筋与涨壳锚杆的焊接长度为10cm。最终嵌入眼内的圆钢和涨壳锚杆、钢筋主筋连成一体，剖面解析如图1。
图1 设计施工剖面图
3.2 施工工艺过程
1、下向水平分层进路采矿方法的采场内每一条进路结束后，按照要求将上盘下三角矿石回收，暴露的上盘打管缝锚杆维护好上盘。
2、在进路底板以上20～40cm水平位置平行进路底板布置空心眼。凿岩时使用7655型气腿式凿岩机，配合使用3m长的钻杆。空心眼有效深度2.8～3.0m，眼距0.5m。
3、将3.5m长，直径38mm的圆钢嵌入空心眼内，并将圆钢、钢筋与吊挂锚杆焊接在一起，焊接吊挂锚杆与钢筋的焊接长度为10cm。
4.应用情况说明
（1）每条进路回采的宽度均在3.0～3.5m左右，因此下一分层进路揭露的圆钢数量在6根或7根，圆钢靠上盘一侧插入上盘内50cm，紧紧嵌入在上盘内，另一侧焊接在上一分层假底的钢筋上，两头完全固定紧密牢靠。大大降低了大面积塌方、冒顶的几率。
（2）为进一步增加圆钢超前支护的安全性，在揭露圆钢后，进路两帮支护打点柱进行门撑支护，使顶板支护类型程网状布置，大致和焊接钢筋的类型一样，安全系数更高。
（3）圆钢支护后，顶板与上盘交接位置不再出现大面积塌方现象，只是在两根圆钢之间偶尔会有小块浮石，使用撬棍处理下来即可。上盘允许暴露面积增大到12㎡左右。
（4）上盘下三角矿石的回收从原来采高（3.5m）的1/2到现在采高（3.5m）的3/4～4/5左右。
（5）作业人员在超前支护的作用下，凿岩作业更加安全。
5.经济效益分析
5.1 成本投入
圆钢材料的使用
按照每隔50cm打眼一个，布置一根圆钢，每个采场的长度60m，需要120根圆钢。
每根圆钢的单价3.5m×8.9kg/m×4.8元/kg=149.52元
每一分层圆钢支护费用：120×149.52=17942.4元
5.2 直接经济效益
使用圆钢超前支护后每条进路（宽3m）可多回收下三角矿石22.1t。
采场长度60m
每一分层单个采场可多回收（60÷3）×22=442t。
采场内下三角矿石品位为2.7g/t
每一分层可多回收金属量2.7×442=1193.4g
每克黄金可获净利润110元
每一分层多回收的矿体可创造利润110×1193.4=131274元
單个采场剩余8层
截止采场闭坑一个采场可多创造131274×8=1050192元=105万元
焦家金矿目前剩余11个下向水平分层进路采矿的采场。 按照一个60m长的采场，平均品位在2.7g/t。使用超前支护后，每一分层可因此多回收1193.4g黄金，直接经济效益131274元。扣除每一分层圆钢支护的费用17942元，一个采场一个分层可多获利113332元。
5.3 间接经济效益
受安全因素影响，未使用圆钢支护前的坑内木棚支护基本不可回收，进路结束后充填在采空区内，造成了大量木材的浪费。使用超前圆钢之护后，进路无假底区域木质量相比以前减少，不需要大量木棚支护，只需进行门撑加固支护即可。每条进路大约节约0.3立方米坑木，每一分层节约木支护约0.3×20=6立方米，支护坑木每立方米单价为958元，合计回采一层矿体节约坑木成本6×958=5748元
6. 推广前景分析
该项目具有施工簡单、操作方便、成本低廉、安全可靠、经济效益高等优点，有很宽阔的推广应用前景。对矿山的成本控制、效益的提高有着重要的应用价值，同样可应用于类似焦家金矿北翼破碎矿体的采矿方法的矿山，对其他相似矿山的安全生产具有借鉴和指导意义，详细阐述如下。
（1）无假底区域下施工安全可靠
下向水平分层进路采矿法中进路回采时，充填假底部分抗压强度高，但是靠近上盘2.6m左右位置时顶板为上一分层下三角区域，并未进行假底充填。倒三角区域在未使用超前支护前必须采用木棚支护维护顶板，否则极易造成塌方。使用超前圆钢支护后，圆钢与假底主筋连成一体，配合简单的门撑支护，在此区域内施工时更加安全可靠。
（2）降低支护时的危险性、减少木支护数量
采场转层后下三角区域本身是一块巨大的倒三角浮石。前靠上盘主断裂带，后靠充填尾砂，无固定连接。凿岩工作之前进行木棚支护的工人危险性大，支护工人的生命安全没有保障。而且木棚支护量较大，放炮后炮轰波对木棚造成破坏，造成大量木材浪费。圆钢超前支护的使用可以降低支护时的危险性，减少木材使用数量。
（3）降低矿石损失率，提高矿石回收率
进路施工结束后，在进行下三角矿石回收时由于受到顶板暴露围岩及迎头暴露上盘影响。下三角回收率低，只能回收采高（3.5m）的1/2左右。使用超前支护后，增加了顶板的抗压强度，对上盘也有支撑作用。顶板安全，即可回收采高（3.5m）的3/4至4/5左右的下三角矿石，提高矿石的回收率。
作者简介：
王力群（1986.10），男，山东省莱州市人，采矿助理工程师，现任山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿采掘车间采矿技术员
[关键词]：焦家金矿 下向水平分层进路采矿法 超前支护
中图分类号：TD853.35+4 文献标识码：TD 文章编号：1009-914X（2013）01- 0252-01
1.下向水平分层进路采矿法超前支护法现状分析
目前焦家金矿使用下向水平分层进路回采方法的采场矿石坚固性系数f在2～5之间，岩石稳固性为Ⅲ～Ⅳ级，其中围岩以Ⅲ级为主，矿石稳固性差，矿石以Ⅳ级为主，极易形成顶板冒落。矿体上盘的倾角为30°，下盘倾角在35°左右。当进路回采至上盘位置时，由于受到上盘暴露面积较大的影响，上盘下三角矿石无法全部进行回收，大约进路采高（3.5m）1/2的下三角矿石无法进行回收，造成了大量的矿石损失，且采场转层至下一分层后靠近上盘处约有2.6m长，3m宽的的顶板暴露区域无充填假底，严重威胁着作业人员的生命安全，存在着重大安全隐患。
2.下向水平分层进路采矿法超前支护的优点
（1）增加作业时的安全系数。进路采矿时无假底作业区域，顶板为圆钢支护，具有一定得抗拉抗压强度，能够承受顶板岩石的一定作用力。大大增加了作业人员的安全系数。
（2）减少坑内木棚支护数量。由于焦家金矿北翼采场矿石坚固性系数低，顶板稳固性系数差，在以往施时进路过了充填假底到无假底区域打眼作业时需要对顶板进行木棚支护，防止顶板塌落。经过超前支护后，无需大量的木支护，只需在两帮打点柱进行门撑辅助支护即可，减少了坑内木支护量。
（3）提高矿石回收率。焦家金矿矿体属于倾斜矿床，矿体上盘倾角约30°，下盘倾角约35°。下向水平分层进路回采至上盘时，顶板有约7.8㎡的无假底区域，受顶板岩石破碎且暴露上盘面积较大影响，回收下三角矿体时，只能回收约采高（3.5m）1/2左右的下三角，剩余的下三角无法进行回收。采用超前支护后顶板无假底区域基本稳固，且对上盘有一定程度的支撑作用，可将下三角损失降低到0.5～0.8m高度范围内。提高了下三角矿石的回收率。
3.设计方案及施工工艺过程
3.1 设计方案
下向水平分层回采的采场每条进路回采至上盘位置结束后，在距进路底板高20～40cm左右使用7655型气腿凿岩机打空心眼，使用钎杆长度为3.0m。空心眼眼间距为50cm。空心眼布置完成后将直径Φ38mm，长3.5m的圆钢嵌入空心眼内，眼内深度为3.0m，眼外深度0.5m。同时在距底板1m高的位置打吊挂锚杆，涨壳锚杆间距为1m，与进路内铺设的钢筋主筋进行焊接，并将圆钢与主筋和涨壳锚杆焊接，钢筋的主筋与涨壳锚杆的焊接长度为10cm。最终嵌入眼内的圆钢和涨壳锚杆、钢筋主筋连成一体，剖面解析如图1。
图1 设计施工剖面图
3.2 施工工艺过程
1、下向水平分层进路采矿方法的采场内每一条进路结束后，按照要求将上盘下三角矿石回收，暴露的上盘打管缝锚杆维护好上盘。
2、在进路底板以上20～40cm水平位置平行进路底板布置空心眼。凿岩时使用7655型气腿式凿岩机，配合使用3m长的钻杆。空心眼有效深度2.8～3.0m，眼距0.5m。
3、将3.5m长，直径38mm的圆钢嵌入空心眼内，并将圆钢、钢筋与吊挂锚杆焊接在一起，焊接吊挂锚杆与钢筋的焊接长度为10cm。
4.应用情况说明
（1）每条进路回采的宽度均在3.0～3.5m左右，因此下一分层进路揭露的圆钢数量在6根或7根，圆钢靠上盘一侧插入上盘内50cm，紧紧嵌入在上盘内，另一侧焊接在上一分层假底的钢筋上，两头完全固定紧密牢靠。大大降低了大面积塌方、冒顶的几率。
（2）为进一步增加圆钢超前支护的安全性，在揭露圆钢后，进路两帮支护打点柱进行门撑支护，使顶板支护类型程网状布置，大致和焊接钢筋的类型一样，安全系数更高。
（3）圆钢支护后，顶板与上盘交接位置不再出现大面积塌方现象，只是在两根圆钢之间偶尔会有小块浮石，使用撬棍处理下来即可。上盘允许暴露面积增大到12㎡左右。
（4）上盘下三角矿石的回收从原来采高（3.5m）的1/2到现在采高（3.5m）的3/4～4/5左右。
（5）作业人员在超前支护的作用下，凿岩作业更加安全。
5.经济效益分析
5.1 成本投入
圆钢材料的使用
按照每隔50cm打眼一个，布置一根圆钢，每个采场的长度60m，需要120根圆钢。
每根圆钢的单价3.5m×8.9kg/m×4.8元/kg=149.52元
每一分层圆钢支护费用：120×149.52=17942.4元
5.2 直接经济效益
使用圆钢超前支护后每条进路（宽3m）可多回收下三角矿石22.1t。
采场长度60m
每一分层单个采场可多回收（60÷3）×22=442t。
采场内下三角矿石品位为2.7g/t
每一分层可多回收金属量2.7×442=1193.4g
每克黄金可获净利润110元
每一分层多回收的矿体可创造利润110×1193.4=131274元
單个采场剩余8层
截止采场闭坑一个采场可多创造131274×8=1050192元=105万元
焦家金矿目前剩余11个下向水平分层进路采矿的采场。 按照一个60m长的采场，平均品位在2.7g/t。使用超前支护后，每一分层可因此多回收1193.4g黄金，直接经济效益131274元。扣除每一分层圆钢支护的费用17942元，一个采场一个分层可多获利113332元。
5.3 间接经济效益
受安全因素影响，未使用圆钢支护前的坑内木棚支护基本不可回收，进路结束后充填在采空区内，造成了大量木材的浪费。使用超前圆钢之护后，进路无假底区域木质量相比以前减少，不需要大量木棚支护，只需进行门撑加固支护即可。每条进路大约节约0.3立方米坑木，每一分层节约木支护约0.3×20=6立方米，支护坑木每立方米单价为958元，合计回采一层矿体节约坑木成本6×958=5748元
6. 推广前景分析
该项目具有施工簡单、操作方便、成本低廉、安全可靠、经济效益高等优点，有很宽阔的推广应用前景。对矿山的成本控制、效益的提高有着重要的应用价值，同样可应用于类似焦家金矿北翼破碎矿体的采矿方法的矿山，对其他相似矿山的安全生产具有借鉴和指导意义，详细阐述如下。
（1）无假底区域下施工安全可靠
下向水平分层进路采矿法中进路回采时，充填假底部分抗压强度高，但是靠近上盘2.6m左右位置时顶板为上一分层下三角区域，并未进行假底充填。倒三角区域在未使用超前支护前必须采用木棚支护维护顶板，否则极易造成塌方。使用超前圆钢支护后，圆钢与假底主筋连成一体，配合简单的门撑支护，在此区域内施工时更加安全可靠。
（2）降低支护时的危险性、减少木支护数量
采场转层后下三角区域本身是一块巨大的倒三角浮石。前靠上盘主断裂带，后靠充填尾砂，无固定连接。凿岩工作之前进行木棚支护的工人危险性大，支护工人的生命安全没有保障。而且木棚支护量较大，放炮后炮轰波对木棚造成破坏，造成大量木材浪费。圆钢超前支护的使用可以降低支护时的危险性，减少木材使用数量。
（3）降低矿石损失率，提高矿石回收率
进路施工结束后，在进行下三角矿石回收时由于受到顶板暴露围岩及迎头暴露上盘影响。下三角回收率低，只能回收采高（3.5m）的1/2左右。使用超前支护后，增加了顶板的抗压强度，对上盘也有支撑作用。顶板安全，即可回收采高（3.5m）的3/4至4/5左右的下三角矿石，提高矿石的回收率。
作者简介：
王力群（1986.10），男，山东省莱州市人，采矿助理工程师，现任山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿采掘车间采矿技术员