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        錨索注漿支護(hù)在大屯錫礦T型路口的應(yīng)用研究

        2021-05-08 01:22:26李鵬劉鵬楊飛云
        關(guān)鍵詞:大屯錫礦跨度

        李鵬 劉鵬 楊飛云

        云南錫業(yè)股份有限公司大屯錫礦 云南 個(gè)舊 661000

        1 概述

        T型路口是指在同一平面上兩條4m×3.8m的巷到垂直交叉處所形成的特殊地段,加之為了滿足無(wú)軌設(shè)備的運(yùn)行需在拐角處刷幫,進(jìn)而導(dǎo)致該地段跨度較大(最大跨度14.3m,最小跨度9.3m,頂板暴露面積約94m2),應(yīng)力較為集中,我礦歷來(lái)高度重視T型路口的支護(hù),采取了先掛網(wǎng)打錨桿后噴漿(即噴錨網(wǎng))的聯(lián)合支護(hù)方案,詳見(jiàn)圖1、圖2。但在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后巷道都會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、片幫、冒頂?shù)惹闆r,嚴(yán)重者導(dǎo)致巷道無(wú)法繼續(xù)使用(有時(shí)冒頂量達(dá)3t),對(duì)礦山生產(chǎn)造成巨大的安全威脅和不便,進(jìn)行二次支護(hù)需投入大量的人力、物力。

        圖1 4×3.8m巷道噴錨網(wǎng)支護(hù)斷面圖

        圖2 T形路口跨度平面圖

        因此我礦委托昆明理工大學(xué)對(duì)巷道開(kāi)挖塑性區(qū)圍巖應(yīng)力分布規(guī)律及巷道跨度力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算和分析。結(jié)論詳見(jiàn)表1。

        表1 大屯錫礦巷道巖體在不同抗拉強(qiáng)度下的極限跨度理論值

        T型路口處最小跨度為9.3m,幾乎為新開(kāi)口巷道極限跨度的兩倍,而且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),巖體一般在三至五年內(nèi)抗拉強(qiáng)度大約會(huì)衰減20%,巷道極限跨度理論值將會(huì)進(jìn)一步縮小,因此將會(huì)出現(xiàn)垮塌冒落破壞現(xiàn)象。需要采用系統(tǒng)的支護(hù)方式,對(duì)此,我礦提出了“噴錨網(wǎng)加錨索注漿聯(lián)合支護(hù)”方案來(lái)保證T型路口的安全。

        2 、噴錨網(wǎng)加錨索注漿聯(lián)合支護(hù)工藝

        T型路口開(kāi)口后第一時(shí)間在大跨度范圍(14.3m/9.3m)內(nèi)進(jìn)行“錨桿錨片穿工字鋼加錨網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù),錨桿外露部分用工字鋼進(jìn)行焊接,形成“第一道”整體支護(hù),之后用阿特拉斯1254中孔臺(tái)車在T型路口處施工φ75mm、長(zhǎng)7m的錨索孔,安裝螺紋鋼和封孔器后,螺紋鋼露出孔口0.3~0.5m,YZB液壓注漿機(jī)進(jìn)行注漿。注滿水泥漿養(yǎng)護(hù)72小時(shí)拆除封孔器后(可重復(fù)利用),用工字鋼漿螺紋鋼將外露部分焊接并與“第一道”整體支護(hù)相交叉的部分焊接,形成“第二道”整體支護(hù),最后對(duì)T型路口進(jìn)行噴漿,封閉巖石防止風(fēng)化又形成“第三道”整體支護(hù)。錨索注漿詳見(jiàn)圖3、圖4,支護(hù)材料及參數(shù)詳見(jiàn)表2。

        表2 材料性能及參數(shù)

        圖3 阿特拉斯1254中深孔臺(tái)車

        圖4 YZB液壓注漿機(jī)

        3 、大屯錫礦巷道垂直交叉口支護(hù)數(shù)值模擬研究

        采用FLAC3D數(shù)值模擬軟件對(duì)不支護(hù)和噴錨網(wǎng)加錨索注漿聯(lián)合支護(hù)進(jìn)行整體位移、塑性區(qū)進(jìn)行模擬研究,詳見(jiàn)圖5~圖8。

        圖5 不支護(hù)整體位移

        圖6 不支護(hù)塑性區(qū)

        從圖5和圖6可以看出,巷道開(kāi)挖后,巷道圍巖有一定的移動(dòng)變形,位移量最大的區(qū)域發(fā)生在兩條巷道交叉口頂板及邊壁位置,最大位移量為10.9cm。若巷道開(kāi)挖后不采取支護(hù)措施,巷道圍巖出現(xiàn)了大范圍的塑性區(qū),說(shuō)明巷道處于不穩(wěn)定狀態(tài),可能發(fā)生垮塌破壞。

        圖7 聯(lián)合支護(hù)整體位移

        圖8 聯(lián)合支護(hù)塑性區(qū)

        從圖7和圖8可以看出,與不采用支護(hù)手段相比,支護(hù)后圍巖移動(dòng)變形量明顯減小,為6.31cm,比不支護(hù)時(shí)減小了約一半左右。巷道圍巖塑性區(qū)明顯比不支護(hù)時(shí)減少,并且主要出現(xiàn)在巷道開(kāi)口處。這是由于巷道交叉口處的潛在冒落區(qū)高度較大,普通的錨桿(長(zhǎng)度在2.4m以下)不能伸入到冒落區(qū)以外,只能加固潛在冒落區(qū)內(nèi)的巖層,為防止頂板上位巖層的大面積冒落,需要在T型路口處布置錨索,穿過(guò)潛在冒落區(qū)伸入到頂板深部穩(wěn)定的巖層中。因此,在巷道開(kāi)口處打長(zhǎng)錨索進(jìn)行加固支護(hù)有利于巷道圍巖的穩(wěn)定。

        4 、結(jié)論

        噴錨網(wǎng)加錨索注漿聯(lián)合支護(hù)方案自從2019年大屯錫礦引入生產(chǎn)以來(lái),通過(guò)近兩年來(lái)對(duì)T型路口穩(wěn)定性的觀察,尚未出現(xiàn)開(kāi)裂、片幫、冒頂?shù)惹闆r,說(shuō)明該種支護(hù)方案在我礦的應(yīng)用是成功的,保證了T型路口的穩(wěn)定、安全。

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