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        軟破圍巖巷道支護(hù)新理論及關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

        2020-11-28 13:46:28張為同王相軍王茂德
        世界有色金屬 2020年17期
        關(guān)鍵詞:沂南噴漿節(jié)理

        張為同,王相軍,王茂德

        (山東黃金礦業(yè)沂南(有限)公司,山東 臨沂 276300)

        沂南金礦金場(chǎng)礦區(qū)冶官墓101號(hào)礦體上下盤圍巖屬于疏松破碎蝕變斑巖,下盤為石膏灰?guī)r及黏土、松散狀矽卡巖,礦體內(nèi)斷層發(fā)育,掘進(jìn)巷道維護(hù)以致出現(xiàn)支了垮,垮了支,嚴(yán)重影響正?;夭?。成為制約生產(chǎn)的難題。

        1 巷道圍巖級(jí)別的確定及支護(hù)依據(jù)

        Barton Q分級(jí)方法。

        Q分類法由挪威的Barton等人提出,該方法采用6個(gè)參數(shù),主要考慮巖塊的尺度、摩擦強(qiáng)度和水及其應(yīng)力影響三部分因素,具體公式如下。

        從鉆孔編錄情況看,礦體頂、底板巖石RQD大部分在28左右,線裂隙率一般為5條/m~8條/m,存在兩組節(jié)理并有隨機(jī)節(jié)理,巖石質(zhì)量為非常差至較差的,巖體不完整。因此可以確定巖體的RQD指標(biāo)為28,巖體節(jié)理組系數(shù)Jn為7。

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,結(jié)合BartonQ分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)節(jié)理粗糙程度的劃分,節(jié)理特別發(fā)育粗糙、且不規(guī)則,可知沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段巖體的粗糙度系數(shù)Jr為2~3之間。

        根據(jù)BartonQ分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)節(jié)理蝕變程度的劃分,裂隙中含有沙礫、松散粘土,中等固結(jié)、非軟化粘土礦物充填裂隙,厚度不大于5mm。沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段節(jié)理蝕變系數(shù)Ja=5~7,節(jié)理水折減系數(shù),沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段大部分巖體表面潮濕有水珠存在,裂隙中流出中等水流,局部區(qū)域有淋水較大的情況,沖出充填物,因此認(rèn)為沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段巖體節(jié)理的水折減系數(shù)取0.66是合適的。

        由于沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段處于距地表421m區(qū)域,巖石中有多個(gè)剪切帶,圍巖松動(dòng),因此其應(yīng)力折減系數(shù)SRF=7。

        按照Q系統(tǒng)分類方法,沂南金礦金場(chǎng)冶官墓礦段巖體屬于V至IV類巖體,礦巖體完整性非常差,屬于軟破圍巖。見圖1。

        圖1 軟破圍巖

        2 極軟破圍巖巷道支護(hù)方式探索

        金場(chǎng)分礦-265、-285、七中三個(gè)中段的巷道應(yīng)用的支護(hù)現(xiàn)狀鋼支護(hù)。巷道掘進(jìn)和維護(hù)困難。破碎松軟、自穩(wěn)性差、水理性強(qiáng),散體地壓、變形地壓、膨脹地壓共生。見圖2。

        支護(hù)與圍巖相互約束作用降低、改性效果、擠壓成拱、減跨作用喪失,故單獨(dú)采用主動(dòng)支護(hù)或被動(dòng)支護(hù)效果都難以起到加固支護(hù)效果。

        所有巷道都是采用短掘短支形成,支護(hù)率100%。先后采用木支護(hù)、鋼支護(hù)和單噴、單錨和錨噴支護(hù),返修率曾高達(dá)150%以上,安全生產(chǎn)受到嚴(yán)重影響。

        圖2 巷道應(yīng)用的支護(hù)現(xiàn)狀鋼支護(hù)

        圖3 鑿巖爆破

        3 圍壓恢復(fù)支護(hù)加固新理論的實(shí)踐應(yīng)用

        3.1 圍繞支護(hù)問題進(jìn)行過多年技術(shù)攻關(guān)

        參觀魯中礦業(yè)有限公司張家洼鐵礦后,采用長(zhǎng)短結(jié)合的錨噴支護(hù)加以解決,即噴+錨(樹脂錨桿、錨網(wǎng)、穿帶)+噴。掘進(jìn)爆破施工后,出渣前先對(duì)頂板進(jìn)行噴漿;渣石出完后,對(duì)頂幫全斷面錨網(wǎng)+穿帶+樹脂錨桿支護(hù),最后噴漿加固,再進(jìn)行下一輪作業(yè)。

        3.2 支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

        ①分級(jí)支護(hù)及時(shí)支護(hù)強(qiáng)化支護(hù);②超前、臨時(shí)、永久和補(bǔ)強(qiáng)一體化設(shè)計(jì);③重視護(hù)表殼體建造;④恢復(fù)圍巖壓力提高自鎖功能。

        3.3 噴錨噴施工工藝

        ①巷道掘進(jìn)爆破完成,進(jìn)行通風(fēng)排塵;②對(duì)巷道掘進(jìn)暴露面進(jìn)行速噴,噴漿厚度1cm~2cm;③進(jìn)行巷道掘進(jìn)爆破渣石排出;④進(jìn)行巷道掘進(jìn)暴露面錨桿及掛網(wǎng)作業(yè);⑤最后進(jìn)行二次噴漿,噴漿厚度5cm~7cm。再進(jìn)入下一作業(yè)循環(huán)(鑿巖爆破)。見圖3。

        4 鋼支架與噴錨噴支護(hù)技術(shù)對(duì)比

        技術(shù)效果對(duì)比見圖4。

        圖4 掘進(jìn)巷道對(duì)比

        5 結(jié)論

        軟巖巷道支護(hù)應(yīng)用證明,噴錨噴支護(hù)方案技術(shù)簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)合理,工期較短,服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)。

        此類圍壓恢復(fù)支護(hù)加固理論用于極軟破礦巖巷道支護(hù)設(shè)計(jì),效果明顯,可避免軟破圍巖支護(hù)設(shè)計(jì)的盲目性,有效提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用效果和巷道整體穩(wěn)定性。

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