新型金属支撑架支护技术在破碎矿体进路式回采中的应用

肖旭峰，冯 壹，陈 伟

(湖南黄金洞矿业有限责任公司， 湖南 岳阳市 410400)



新型金属支撑架支护技术在破碎矿体进路式回采中的应用

肖旭峰，冯 壹，陈 伟

(湖南黄金洞矿业有限责任公司， 湖南 岳阳市 410400)

黄金洞金矿杨山庄矿区202#脉采用上向进路水平分层干式充填采矿法开采，采场的原支护方式为木支架支护，该支护方式存在作业劳动强度大、支护效果不佳、木材消耗量大、支柱受压折断现象严重、井下环境污染严重等问题。为解决木支架支护方式存在的问题，引进湖南时代矿山机械制造有限责任公司开发的便携式矿用新型金属支撑架，该金属支撑架承载能力大、操作简单、回收方便、支撑效果好、对井下生产环境无污染，是一种较为理想的矿山井下支护材料。

上向进路水平分层采矿法；干式充填法；新型金属支撑架；木支架

0 前 言

湖南黄金洞矿业有限责任公司是目前国内最大的高砷高硫难选矿山生产企业之一[1]。公司的杨山庄矿区主采矿脉为202#矿脉，矿脉平均厚度2.99 m，平均品位3.90 g/t，矿脉倾角61°～80°，平均72°，属急倾斜薄矿体。该矿脉矿体与围岩分界明显，矿体上盘围岩与矿体稳固性差，属破碎型难采薄矿体[2-3]。随着矿山开采不断向深部发展，地压增大、地质和围岩条件逐渐恶化等问题凸显，对采场的安全、环保提出了更高的要求，原来采用的木支护方式已经很难满足安全生产的需要，寻求和探索一种价格低廉、效果好的支护方式已经迫在眉睫[4-6]。

1 采场支护现状及存在的问题

目前矿区采用进路式上向水平分层干式充填采矿法对该破碎型薄矿体进行回采。在回采过程中，采用木支架对回采进路空区进行临时地压管理，由于矿体与围岩均破碎，故对进路采空区进行密集木支护，木支架间距为0.5～1.0 m。原有的木支架支护方式存在如下问题：木材消耗量大、木材搬运困难、支护作业劳动强度大、木支柱断裂频繁、支护效果差、支护成本高、对井下作业环境污染大。

为了安全、经济、高效、环保开采202#脉破碎型薄矿体，公司引进了湖南时代矿山机械制造有限责任公司开发的便携式矿用新型金属支撑架组件，现场应用取得了良好的支护效果。

2 便携式矿用新型金属支撑架组件

便携式矿用新型金属支撑架组件主要由支柱组件和横梁组件构成。金属支撑架两立柱中心距1.8 m，通过支柱中间的双头左右旋T型缧纹调节丝杆，可对支柱支护高度进行调节，支撑架最小支护高度1.95 m，最大支护高度2.35 m。单组支撑架最大支撑载荷为8 t，可将多组支撑架组合使用，变单组支撑架的线性支护方式为立体型支护方式，从而增加支撑架的整体承载能力。

2.1 支柱组件

支柱组件由上支柱、下支柱和调节丝杆3部分构成。上下支柱组件最小长度之和为1.7 m，中间部分为双头左右旋T型缧纹调节丝杆，调节长度为400 mm，总重31.95 kg。支柱组件有关构件技术参数见表1，支柱组件结构见图1。

图1 支柱组件结构示意

2.2 横梁组件

横梁组件基本长度1.95 m，两端为M30×2螺杆，可调节距离为150 mm，两端各1件；横梁组件最大长度2.25 m，总重59.47 kg。横梁组件有关构件技术参数如表2，横梁组件结构示意见图2。

表2 横梁组件有关构件技术参数

图2 横梁组件结构示意

3 矿用新型金属支撑架支护方案

3.1 支护技术参数

支撑架沿进路空区连续布置。支护技术参数包括支撑架排距、支撑架支护高度和支撑架支撑宽度。支撑架支护高度1.95～2.35 m，支撑架支护宽度1.95～2.25 m，支撑架间距0.8～1.2 m，根据回采进路空区顶板岩层破碎情况，可以对回采进路空区的支撑架间距进行调整。

-20中段使用新型金属支撑架支护方式采场的支护技术参数为：支撑架间距1 m、支护宽度2 m、支护高度为2 m，从支护现场看，支护效果较好。

3.2 支撑架架设及回收技术措施

3.2.1 支撑架架设技术

(1) 检查组件及质量。在进行支护前，检查好支护组件是否配备齐，工字钢的规格是否符合要求，只有在符合规定的前提下才能进行操作。

(2) 平场与垫底。支护前必须对需支护位置进行浮石清理、底板平场，根据现场情况，可采用木料地脚或块石对支柱进行垫底。

(3) 架设支架与顶帮压实。在垫底基础上架设支柱，再架设好横梁，调节好高度和宽度，紧固支柱和横梁，使支架上向与横向均张紧受力后，在两支架与顶部和帮壁空隙嵌入松木或杂木。

3.2.2 支撑架回收技术措施

(1) 检查支架组件变形量。首先检查支架组件变形量，对于已经变形严重无重复利用可能的支架，建议爆破前不回收。对于支架组件未变形或微量变形可修复的，再进入回收程序。

(2) 临时支护措施。回收支架组件前，必须先采取临时支护措施。在原支架上部横排松木或杂木两端下各横撑一根松木，在松木下各采用松木打孔，确保回收支架时顶板不冒落。

(3) 回收支架组件。首先将两支柱丝杆和横梁两端调节螺丝拧松，使支架与顶帮壁分离，再取下横梁，最后回收立柱。

4 新型支撑架支护方式与木支架支护方式比较

(1) 木支架支护方属于被动支护，初撑力小，顶板来压时，支护折断现象严重，支护效果不佳；新型金属支撑架支护方案属于主动支护，初撑力大，顶板来压时，支架一般不会出现受压变形现象，支护效果好，作业环境安全可靠。

(2) 木支架支护方案的木材消耗量大，支护成本高；使用新型金属支撑架支护方案，支撑架组件一次投入，循环使用，必要时，进行适量补充即可，支护成本低。

(3) 木支架支护方案操作复杂；新型金属支撑架支护方案操作简单方便。

(4) 木支柱承压能力小，可回收率低；新型金属支撑架承压能力大，可多次回收使用。

(5) 木支柱不能伸缩，而新型金属支撑架可以适当进行伸缩调节，适应高度范围更广。

(6) 木支架不能防火，容易腐朽，安全性低，对井下作业环境污染较大；新型金属支撑架防火，对作业环境无污染，安全性能好。

(7) 木支架支护方案，吨矿支护成本约26.5元/t；新型金属支撑架支护方案，吨矿支护成本约16元/t。

[1]冯 壹,刘方求,郑剑洪.难采厚大破碎矿体采矿方法试验研究[J].采矿技术,2011(06):9-10,29.

[2]吴根替,胡 磊,谷新建,等.黄金洞矿区老窿残矿回采技术研究[J].国土资源导刊,2007(02):32-34.

[3]肖旭峰,陈 维,郑剑洪.全尾砂似膏体充填参数优化及设备优选研究[J].采矿技术,2014(01):69-71.

[4]蒋宗旋,苏 环,黄永庆.充填体内巷道掘进预支护方案优化选择[J].采矿技术,2015(03):57-59,95.

[5]张桂暄.干式充填采矿工艺若干技术问题探讨[J].黄金科学技术,2004(01):8-12.

[6]马生徽,王文杰,马雄忠.深部高硫破碎矿岩巷联合锚杆支护技术研究[J].采矿技术,2015(05):23-26.(收稿日期：2015-12-10)

肖旭峰(1969-)，男，湖南衡阳人，工程师，主要从事金属矿采矿技术研究和顶板加固技术研究，Email:365072057@qq.com。