一、概述
为了把矿石从地下深处采掘出来，有必要在岩体中挖掘井巷、硐室、采场等采矿工程，而采场是地下采矿作业的首要场所，一旦挖掘之后，必定损坏岩体原有的相对平衡状况，使采场周围那部分岩体（围岩）的应力从头散布，引起围岩的变形、损坏和崩塌，严峻的地压现象又必定会影响采矿作业的正常进行，乃至危及人们的生命安全。
锡矿山在挖掘前史上有过屡次惨痛教训。建国前无正规采矿办法，采富弃贫，乱采乱挖，空场规划纷歧。在矿体富集地带，空场长达数千米，高达三十余米。在挖掘过程中，采场无任何控顶办法，因而矿产资源丢失大，冒顶事端频频，矿工伤亡惨重。据前史记载，1933年冒落，井下逝世矿工达百余人。建国后，锡矿山选用正规的房柱采矿法，到1965年采空区体积日益增大，许多采区连成一大片，又未及时处理，时刻日益增长，致使发作地压急剧活动，曾先后发作三次大面积地压活动，形成巷道和采空区顶板塌落，矿柱损坏，岩层移动，地表开裂下沉，给锡矿山的正常出产和安全带来了严峻的损害。因而，加强采场顶板办理这项作业是极其重要的。
为了操控采场所压，安稳采场顶板，保证正常进行出产，咱们有必要把握采场围岩应力状况、变形、移动和损坏的规则，采纳采场支护、空区处理、采场顶板、监测等工程办法，以到达操控采场顶板，保护采场顶板安全的意图。
二、采场支护
锡矿山护顶办法有多种，以矿石天然支撑为主，顶板留0.8～1.2m厚的矿石保护顶板，一起辅以锚杆支护、喷浆支护、喷锚联合支护。
（一）金属楔鏠式锚杆护顶
1962年11月开端实验金属楔鏠式锚杆护顶，1964年后大面积推广应用这种办法，这种锚杆由杆体、楔子、托板、螺母四个部件组成，杆长1.8m，直径26mm，楔子厚度23mm，装置网度1x1平方米,,杆柱装置与作业面凿岩一起进行,用上向式钻机笔直顶板钻孔,随后将插上楔子和配上托板螺母的杆柱不偏不倚地一次送入孔底,套上杆臼用钻机冲紧,拧紧螺帽,保证杆柱具有2.5～3吨的预应力。
锡矿山选用这种锚杆成功地挖掘了顶板岩层f＝3～6的薄至中厚缓歪斜矿体,均匀回率高了11～20%.它结构简略,加工简单,自已能大批出产,锚固力高,均匀为12～14吨,最高达20吨。运用这种锚杆替代矿层护顶。技术上是可行的,问题是耗用钢材较多,一起因为这种锚杆系锚杆固点效果岩石,时刻较长时在节理裂隙较发育的地带托板周围的岩层易掉落,然后削减或失掉对岩层的效果力。
（二）楔管式锚杆护顶
鉴于金属楔鏠式锚杆存在的缺乏，1982年锡矿山和长沙矿山研讨院协作，研发金属楔管式锚杆，1983年正式进行了工业性实验，后在采选厂运用。
这种锚杆的功用是上段起点锚固效果，下段起冲突锚固的效果，它由留缝异径管上下楔、定位销、挡环和垫板六个部分组成，全长2m。选用1寸管制作锚管，顶锚段长1m，其间楔子长0.1m，上楔下端厚1.5cm，下楔下端厚2.5cm。
杆柱装置能够与作业面凿岩一起进行，选用比鏠管段直径小2毫米的钻头，用上向式钻机凿2米深孔后，再将套好垫板的锚杆自在刺进孔中，再开动钻机用冲击器压紧杆柱，随后换稍善于杆柱的钢钎冲断定位销，迫使下楔上挤而增大两楔子的叠加厚度，到达顶锚管壁胀紧锚固岩层的意图，完结装置使命。
这种锚杆功用较楔鏠式锚固有优胜之处，它既能用双楔胀开锚固，又能发挥冲突锚固效果，在阻挠围岩错动方面也有较强的才能。实测錨固力均匀为10～12吨，能满意护顶要求，最大长处是较楔鏠式錨杆每套少耗钢材5公斤，降低成本35%左右。但它简单锈蚀，不适宜支护效劳年限较长的工程，别的，其冲突段有锚固缓慢效应，晦气及时护顶。
（三）金属管鏠式锚杆护顶
锡矿山南矿还实验运用了管鏠式锚杆支护护顶，这种锚杆长1.8m，直径39mm，管体开鏠宽15mm，以小于锚杆直径1～3mm，的钻头钻孔，用仰钻顶紧即可，锚固力可到达10吨以上，曾在南矿广泛运用。
因为这种锚杆是使用鏠管张力与岩层冲突起到加固顶板的效果。因而，对钻孔要求极严，钻孔巨细，锚杆装置困难，钻孔太大，起不到加固效果。
（四）水泥药卷锚杆支护
1990年南矿引进了水泥药卷锚杆专利技术，先在机械修配厂进行水泥药卷试制，试制成功后在南矿进行了近二个月的现场实验，并取得了成功，现在该锚杆已在南矿遍及推广应用。
该锚杆由螺纹钢、水泥速凝药卷、垫板组成，药卷长230mm，直径32mm,每卷重185g，螺纹钢直径16mm,长2m,垫板规格为150mm×150mm×6m.m.。
锚杆装置能够与作业面凿岩一起进行，用直径为36mm～38mm的钻头钻孔，孔深2m,每个钻孔运用药卷9～10个，打完孔后紧接着进行锚杆装置，将药卷每隔20s顺次放于水桶中浸泡，浸水30s～100s（按药卷出厂说明书当批所标浸水时刻）后将药卷拿出立即用炮棍送入孔内，装药时要稍用力，以防药卷滑落，药卷装好后用手将螺纹钢刺进孔底，若未到位时，可套上冲杆和导筒用钻机顶紧。如需求装置垫板，应选用下端焊有挡环的螺纹钢，并事先把垫板套在螺纹钢上。
水泥药卷锚杆从锚固功用来看：属全长度粘结岩体，具有和砂浆锚杆相同的效果。但效果时刻比砂浆锚杆要快。60min后锚固力可到达6～9吨，对岩石的习惯性很强，关于阻挠围岩位移方面的效果要比点锚固锚杆好，除了极为破碎的岩石不太适用外，一般都能习惯。
（五）喷浆与喷锚护顶
用普通房柱法和胶结充填法挖掘的采场，顶板留以0.8～1.2m厚的矿石保护。若挖掘高度超越10m，顶板比较安稳时，采场实施纯喷浆加固，当顶板露出页岩时，选用喷锚联合支护，喷浆厚度50mm，锚杆网度1×1m时，杆长1.8～2m。
喷浆选用2Hp—2型转盘式喷浆机。400#硅酸盐水泥，中或粗粒河沙并添加必定份额的速凝剂，灰砂比为1：3～1：4，设备一般置于采场上端的通风或充填平巷内，混凝土经塑料管用风力送到采场。
三、空区处理
在通常状况下，挖掘深度不太大时，虽然地压跟着深度添加而添加，但体现不明显，跟着挖掘深度较大，空区规模超越必定界限时，常常引起大规划的地压活动，致使巷道和空区发作天然崩落呈现，矿柱俄然损坏、岩层移动、地表下沉，塌落等地压现象。对此，矿山一般选用“崩”或“充”等手法来消除空场，到达在全矿山操控和办理地压的意图。
锡矿山南矿曾选用正规的房柱采矿法挖掘，空区体积日益增大，许多采空区连成一大片未及时处理，致使先后三次发作大面积地压活动。为了及时消除地压带来的损害，关于地表散布有很多工业厂房、民用建筑物及河流而需求保护的中西部空区，选用矸石及尾砂充填处理，关于地表不需求保护的东部大冒落区边际的一些采空区，选用深孔强制崩落。
为了从根本上操控采场所压活动的发作，我公司与长沙矿山研讨院等单位展开了新的采矿办法研讨，逐步选用胶结充填采矿法挖掘，大大地降低了矿石丢失贫化，保护了采场顶板的安全。
四、采场顶板监测
选用房柱采矿法或胶结充填采矿法，都是嗣后一次充填采空区处理，空区顶板露出周期较长，展挖掘场顶板监测作业关于采场挖掘和空区安全具有极其重要的含义。
采场顶板监测办法可分为人工微观查询分析和仪器微观测验预告两大类，以作业地址而论，有现场监控和远距离遥控。
（一）人工监控。
人工监控的首要作业是去井下现场做微观查询，计算类比分析，首要是经过人工看岩变、量裂缝、涂黄泥、打木、听岩声等而完成猜测预告。
（二）仪器测验
应用光、电、声、机四类数十种测验仪器和研讨设备进行测验，直接用于顶板监控测验的仪器有绷簧沉降器、挂顶压力计、橡胶垫、裂缝计、对顶观测器、脱层仪、顶板测力计、顶板压力仪、地音仪、杆柱量测器、水准仪、经纬仪等。
测验内容包含顶板的沉降、平移、压力、磁电势、高频等；柱的承压状况、应力改变、周围巷道特别是巷道顶板岩变。
观测网安置，一般是沿矿层走向布设主轴线，每隔50m-150m笔直于主轴线布设短轴线。巷道测点应布在顶板轴线部位和两壁的中部，矿柱测点应布设在侧向中部和距采场顶板0.5m～0.8m部位，采场顶板点一般固定或布在杆柱尾端处；基点必定要布设在基岩很安稳且能通视的当地。
（三）安全预告
采后的空区顶板在掩盖岩层的压力效果下，将发作曲折变形，其下沉量的巨细与岩石性质、采场的几许形状、鸿沟状况及空区空顶时刻长短要素有关。挖掘初期下沉量小，随后逐步增大。当顶板下沉量W＝150-170mm，下沉速度V≥1.5-5mm/天，下沉曲率K≥2×10ˉ时，空区顶板处于冒落前的临界状况。
在直接顶板曲折变形和损坏的过程中，顶板上覆岩层也呈现较少的变形（下沉和错动），其量随时刻的添加而加大，离直接顶板越远，下沉量越小，在顶板离层的一起，常伴有水平错动，离层带的高度一般等于采高的2～3倍。
五、结束语
采场顶板办理作业是矿山出产的重要环节，我公司已遍及引起注重，并花费了较大的力量进行探究。现已根本形成了一整套采场顶板办理办法，改变了曩昔单纯使用岩石安定性天然支撑顶板的被迫状况，自动地使用人工支护，积极地展开顶板猜测预告作业，回采后及时充填空区，有效地操控了顶板围岩的变形，避免其崩塌，大大地改进了回采安全出产条件，降低了矿石丢失贫化，进步了回采强度，为矿山正规挖掘，进步经济效益做出了奉献。
为了把矿石从地下深处采掘出来，有必要在岩体中挖掘井巷、硐室、采场等采矿工程，而采场是地下采矿作业的首要场所，一旦挖掘之后，必定损坏岩体原有的相对平衡状况，使采场周围那部分岩体（围岩）的应力从头散布，引起围岩的变形、损坏和崩塌，严峻的地压现象又必定会影响采矿作业的正常进行，乃至危及人们的生命安全。
锡矿山在挖掘前史上有过屡次惨痛教训。建国前无正规采矿办法，采富弃贫，乱采乱挖，空场规划纷歧。在矿体富集地带，空场长达数千米，高达三十余米。在挖掘过程中，采场无任何控顶办法，因而矿产资源丢失大，冒顶事端频频，矿工伤亡惨重。据前史记载，1933年冒落，井下逝世矿工达百余人。建国后，锡矿山选用正规的房柱采矿法，到1965年采空区体积日益增大，许多采区连成一大片，又未及时处理，时刻日益增长，致使发作地压急剧活动，曾先后发作三次大面积地压活动，形成巷道和采空区顶板塌落，矿柱损坏，岩层移动，地表开裂下沉，给锡矿山的正常出产和安全带来了严峻的损害。因而，加强采场顶板办理这项作业是极其重要的。
为了操控采场所压，安稳采场顶板，保证正常进行出产，咱们有必要把握采场围岩应力状况、变形、移动和损坏的规则，采纳采场支护、空区处理、采场顶板、监测等工程办法，以到达操控采场顶板，保护采场顶板安全的意图。
二、采场支护
锡矿山护顶办法有多种，以矿石天然支撑为主，顶板留0.8～1.2m厚的矿石保护顶板，一起辅以锚杆支护、喷浆支护、喷锚联合支护。
（一）金属楔鏠式锚杆护顶
1962年11月开端实验金属楔鏠式锚杆护顶，1964年后大面积推广应用这种办法，这种锚杆由杆体、楔子、托板、螺母四个部件组成，杆长1.8m，直径26mm，楔子厚度23mm，装置网度1x1平方米,,杆柱装置与作业面凿岩一起进行,用上向式钻机笔直顶板钻孔,随后将插上楔子和配上托板螺母的杆柱不偏不倚地一次送入孔底,套上杆臼用钻机冲紧,拧紧螺帽,保证杆柱具有2.5～3吨的预应力。
锡矿山选用这种锚杆成功地挖掘了顶板岩层f＝3～6的薄至中厚缓歪斜矿体,均匀回率高了11～20%.它结构简略,加工简单,自已能大批出产,锚固力高,均匀为12～14吨,最高达20吨。运用这种锚杆替代矿层护顶。技术上是可行的,问题是耗用钢材较多,一起因为这种锚杆系锚杆固点效果岩石,时刻较长时在节理裂隙较发育的地带托板周围的岩层易掉落,然后削减或失掉对岩层的效果力。
（二）楔管式锚杆护顶
鉴于金属楔鏠式锚杆存在的缺乏，1982年锡矿山和长沙矿山研讨院协作，研发金属楔管式锚杆，1983年正式进行了工业性实验，后在采选厂运用。
这种锚杆的功用是上段起点锚固效果，下段起冲突锚固的效果，它由留缝异径管上下楔、定位销、挡环和垫板六个部分组成，全长2m。选用1寸管制作锚管，顶锚段长1m，其间楔子长0.1m，上楔下端厚1.5cm，下楔下端厚2.5cm。
杆柱装置能够与作业面凿岩一起进行，选用比鏠管段直径小2毫米的钻头，用上向式钻机凿2米深孔后，再将套好垫板的锚杆自在刺进孔中，再开动钻机用冲击器压紧杆柱，随后换稍善于杆柱的钢钎冲断定位销，迫使下楔上挤而增大两楔子的叠加厚度，到达顶锚管壁胀紧锚固岩层的意图，完结装置使命。
这种锚杆功用较楔鏠式锚固有优胜之处，它既能用双楔胀开锚固，又能发挥冲突锚固效果，在阻挠围岩错动方面也有较强的才能。实测錨固力均匀为10～12吨，能满意护顶要求，最大长处是较楔鏠式錨杆每套少耗钢材5公斤，降低成本35%左右。但它简单锈蚀，不适宜支护效劳年限较长的工程，别的，其冲突段有锚固缓慢效应，晦气及时护顶。
（三）金属管鏠式锚杆护顶
锡矿山南矿还实验运用了管鏠式锚杆支护护顶，这种锚杆长1.8m，直径39mm，管体开鏠宽15mm，以小于锚杆直径1～3mm，的钻头钻孔，用仰钻顶紧即可，锚固力可到达10吨以上，曾在南矿广泛运用。
因为这种锚杆是使用鏠管张力与岩层冲突起到加固顶板的效果。因而，对钻孔要求极严，钻孔巨细，锚杆装置困难，钻孔太大，起不到加固效果。
（四）水泥药卷锚杆支护
1990年南矿引进了水泥药卷锚杆专利技术，先在机械修配厂进行水泥药卷试制，试制成功后在南矿进行了近二个月的现场实验，并取得了成功，现在该锚杆已在南矿遍及推广应用。
该锚杆由螺纹钢、水泥速凝药卷、垫板组成，药卷长230mm，直径32mm,每卷重185g，螺纹钢直径16mm,长2m,垫板规格为150mm×150mm×6m.m.。
锚杆装置能够与作业面凿岩一起进行，用直径为36mm～38mm的钻头钻孔，孔深2m,每个钻孔运用药卷9～10个，打完孔后紧接着进行锚杆装置，将药卷每隔20s顺次放于水桶中浸泡，浸水30s～100s（按药卷出厂说明书当批所标浸水时刻）后将药卷拿出立即用炮棍送入孔内，装药时要稍用力，以防药卷滑落，药卷装好后用手将螺纹钢刺进孔底，若未到位时，可套上冲杆和导筒用钻机顶紧。如需求装置垫板，应选用下端焊有挡环的螺纹钢，并事先把垫板套在螺纹钢上。
水泥药卷锚杆从锚固功用来看：属全长度粘结岩体，具有和砂浆锚杆相同的效果。但效果时刻比砂浆锚杆要快。60min后锚固力可到达6～9吨，对岩石的习惯性很强，关于阻挠围岩位移方面的效果要比点锚固锚杆好，除了极为破碎的岩石不太适用外，一般都能习惯。
（五）喷浆与喷锚护顶
用普通房柱法和胶结充填法挖掘的采场，顶板留以0.8～1.2m厚的矿石保护。若挖掘高度超越10m，顶板比较安稳时，采场实施纯喷浆加固，当顶板露出页岩时，选用喷锚联合支护，喷浆厚度50mm，锚杆网度1×1m时，杆长1.8～2m。
喷浆选用2Hp—2型转盘式喷浆机。400#硅酸盐水泥，中或粗粒河沙并添加必定份额的速凝剂，灰砂比为1：3～1：4，设备一般置于采场上端的通风或充填平巷内，混凝土经塑料管用风力送到采场。
三、空区处理
在通常状况下，挖掘深度不太大时，虽然地压跟着深度添加而添加，但体现不明显，跟着挖掘深度较大，空区规模超越必定界限时，常常引起大规划的地压活动，致使巷道和空区发作天然崩落呈现，矿柱俄然损坏、岩层移动、地表下沉，塌落等地压现象。对此，矿山一般选用“崩”或“充”等手法来消除空场，到达在全矿山操控和办理地压的意图。
锡矿山南矿曾选用正规的房柱采矿法挖掘，空区体积日益增大，许多采空区连成一大片未及时处理，致使先后三次发作大面积地压活动。为了及时消除地压带来的损害，关于地表散布有很多工业厂房、民用建筑物及河流而需求保护的中西部空区，选用矸石及尾砂充填处理，关于地表不需求保护的东部大冒落区边际的一些采空区，选用深孔强制崩落。
为了从根本上操控采场所压活动的发作，我公司与长沙矿山研讨院等单位展开了新的采矿办法研讨，逐步选用胶结充填采矿法挖掘，大大地降低了矿石丢失贫化，保护了采场顶板的安全。
四、采场顶板监测
选用房柱采矿法或胶结充填采矿法，都是嗣后一次充填采空区处理，空区顶板露出周期较长，展挖掘场顶板监测作业关于采场挖掘和空区安全具有极其重要的含义。
采场顶板监测办法可分为人工微观查询分析和仪器微观测验预告两大类，以作业地址而论，有现场监控和远距离遥控。
（一）人工监控。
人工监控的首要作业是去井下现场做微观查询，计算类比分析，首要是经过人工看岩变、量裂缝、涂黄泥、打木、听岩声等而完成猜测预告。
（二）仪器测验
应用光、电、声、机四类数十种测验仪器和研讨设备进行测验，直接用于顶板监控测验的仪器有绷簧沉降器、挂顶压力计、橡胶垫、裂缝计、对顶观测器、脱层仪、顶板测力计、顶板压力仪、地音仪、杆柱量测器、水准仪、经纬仪等。
测验内容包含顶板的沉降、平移、压力、磁电势、高频等；柱的承压状况、应力改变、周围巷道特别是巷道顶板岩变。
观测网安置，一般是沿矿层走向布设主轴线，每隔50m-150m笔直于主轴线布设短轴线。巷道测点应布在顶板轴线部位和两壁的中部，矿柱测点应布设在侧向中部和距采场顶板0.5m～0.8m部位，采场顶板点一般固定或布在杆柱尾端处；基点必定要布设在基岩很安稳且能通视的当地。
（三）安全预告
采后的空区顶板在掩盖岩层的压力效果下，将发作曲折变形，其下沉量的巨细与岩石性质、采场的几许形状、鸿沟状况及空区空顶时刻长短要素有关。挖掘初期下沉量小，随后逐步增大。当顶板下沉量W＝150-170mm，下沉速度V≥1.5-5mm/天，下沉曲率K≥2×10ˉ时，空区顶板处于冒落前的临界状况。
在直接顶板曲折变形和损坏的过程中，顶板上覆岩层也呈现较少的变形（下沉和错动），其量随时刻的添加而加大，离直接顶板越远，下沉量越小，在顶板离层的一起，常伴有水平错动，离层带的高度一般等于采高的2～3倍。
五、结束语
采场顶板办理作业是矿山出产的重要环节，我公司已遍及引起注重，并花费了较大的力量进行探究。现已根本形成了一整套采场顶板办理办法，改变了曩昔单纯使用岩石安定性天然支撑顶板的被迫状况，自动地使用人工支护，积极地展开顶板猜测预告作业，回采后及时充填空区，有效地操控了顶板围岩的变形，避免其崩塌，大大地改进了回采安全出产条件，降低了矿石丢失贫化，进步了回采强度，为矿山正规挖掘，进步经济效益做出了奉献。
