深部开采深度分类

深部开采深度分类、开拓与采准

一、开采深度分类

根据开采工作转向深部面临的问题，开采深度可分为以下几类：

（一）开采深度小于300m，称浅部开采。在此深度内开采金属矿床，一般地压显现不严重。即使发生地压活动亦属静压问题，易于处理。

（二）开采深度介于300～600m，称为中等深度开采。在此深度内采矿时根据矿体赋存条件，矿岩的物理力学性质，在掘进采准巷道或开拓巷道的过程中，可能发生轻度岩爆，如岩石弹射等。苏联金属矿山从70年代开始有59座矿山出现深部地压活动，至1984年9月止，于北乌拉尔矾土矿、塔什塔戈尔矿和克里沃罗格矿区，分别记录到125、55和14次岩爆。其塔什塔戈尔矿第一次岩爆发生在开采深度为300m 的地方。南非威特沃特斯兰德金矿发生岩爆的深度为600m。我国盘古山钨矿，杨家杖子钼矿，也不同程度地出现了岩石弹射。张家洼小官庄铁矿在开凿地下破碎机硐室（距地表500m以下）时，也发生过岩石从硐室顶板弹射下来的现象。（三）开采深度在600～2000m，为深部开采。在此深度开采时，具有二类变形特征的岩石会发生频繁的岩爆。而且某些采矿方法在深度超过700m时，将会遇到难以克服的困难，因而难于或甚至无法在采场中进行正常回采工作。如吉林石

咀子铜矿应用留矿法，当开采深度大于300m时，矿房间矿柱不等矿房回采完毕，即遭强烈地压作用压碎，行为安全受到威胁，上下盘围岩收敛使采场中矿石难于放出。

（四）回采深度大于2000m为超深开采，目前处于超深开采的矿山不多。

二、开拓与采准

（一）深部矿床开拓

深部矿床开拓大多数是属于在生产矿山原有的开拓工程的基础上进和的延深工作，但也有的是属于深埋矿体的首次开拓工程。不论何种情况必须进行设计前的可行性研究，以便根据矿床的赋存条件，采矿技术水平及经济条件，合理确定深部矿床开拓深度。根据开拓深度确定深部矿床工拓方案，选择开拓方案的原是和方法以及深部矿床的开拓任务与浅部矿床开拓基本相同。

在具体设计中，必须根据深部开采的特点，确定采用单一开拓抑或联合开拓；考虑井筒的类型、位置、数目的提升段数。采用25～50t箕斗多绳提升机一段提升深度可达2000m。南非“布雷尔”多绳缠绕式提升最大提升深度为2442m。所以对埋深延展深度小于2000m的矿床，根据矿床倾角要采取单一开拓方式，井筒由地表一次或分次掘至设计深度；或采取联合开拓（竖井—竖井；竖井—斜井）。

在一般条件下，为保证通风及运输材料需要，深部开拓的辅

助井筒数目村多于浅部及中等深度开采时辅助井筒数目。

随开采深度增大，原岩应力增大，巷道开凿后失稳的可能性增大，尤其采准巷道在采动影响下更易失稳。如据江西大吉山钨矿（开采深度450m）测量原岩应力得知，于矿体下盘分布着一个应力升高区（图1）。在苏联克里沃罗格矿区开采深度大于400m时，亦得出同样结论。因此，在考虑开拓、采准巷道布置时，必须顾及此点。尤其在采用崩落法开采厚矿体时，在矿体下盘分布的应力升高区范围较大，导致位于矿体下盘的阶段巷道受地压作用而破坏，巷道维护费用增加。为保证深部开采时，阶段采准巷道免遭采动影响而破坏，阶段采准巷道的位置应避开下盘的应力升高区。一般设于距矿体30～60m处。

图1 大吉山钨矿下盘应力分布图

（二）采准巷道布置

采准巷道的布置应保证采场有贯通风流及必要的风量。

深部开采时，在设计之前必须了解开采阶段的原岩应力场的特点，即应力的大小及作用方向。根据原岩应力的大小，垂直应力与水平应力分量比，最大主应力作用方向等，合理选择巷道断面形状及其布置方位。设计巷道断面时，尽量使巷

道断面水平轴尺寸与垂轴尺寸之比等于原岩应力水平分量与垂直分量之比。并且将其长轴布置于最大来压方向，以使巷道周围岩体中形成一均匀的环向压应力圈，使巷道的稳定性从二次应力场的特征上得到保证。

为些，在深部地压大的地段，主要巷道均应拥有曲线形断面（圆形、椭圆形）。

（三）巷道技护

开采深度超过600m时，不是任何矿山都发生具有动压特征的地压活动，因此可根据岩性及岩体结构特点，地压大小，选择支护方法。目前广泛应用于深部开采矿山的支护类型有：加固岩石（自强）的喷锚，喷锚网支护；辅强类型的可缩性钢支架，刚性的混疑土支护等。根据对南非深矿井巷道周围岩石破坏观察和巷道支护经验，可根据原岩应力垂直应力分量（σzz）与岩石单向抗压强度（σc）之比确定是否需要技护类型。

σzz/σc＝0.1 巷道稳定，不需支护；

σzz/σc＝0.2 巷道帮发生轻微片帮，可用锚喷支护；

σzz/σc＝0.3 巷道帮发生严重片邦，需支护，可用锚喷支护；σzz/σc＝0.4 需加强支护，可用金属拱形支架支护；

σzz/σc＝0.5 有发生岩爆可能，可采用锚喷网支护。

南非开采深度大的金矿多采用混凝土支护做为二次支护的永久支护，一般用500号混凝土，墙厚1m。采用锚喷或锚

喷网时，锚杆长度为巷道宽度0.5倍，金属网规格为6×6～10×10cm，钢丝直径为4.6mm。