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        錨索注漿支護在大屯錫礦T型路口的應用研究

        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,加之為了滿足無軌設(shè)備的運行需在拐角處刷幫,進而導致該地段跨度較大(最大跨度14.3m,最小跨度9.3m,頂板暴露面積約94m2),應力較為集中,我礦歷來高度重視T型路口的支護,采取了先掛網(wǎng)打錨桿后噴漿(即噴錨網(wǎng))的聯(lián)合支護方案,詳見圖1、圖2。但在使用過程中發(fā)現(xiàn),經(jīng)過一段時間后巷道都會出現(xiàn)開裂、片幫、冒頂?shù)惹闆r,嚴重者導致巷道無法繼續(xù)使用(有時冒頂量達3t),對礦山生產(chǎn)造成巨大的安全威脅和不便,進行二次支護需投入大量的人力、物力。

        圖1 4×3.8m巷道噴錨網(wǎng)支護斷面圖

        圖2 T形路口跨度平面圖

        因此我礦委托昆明理工大學對巷道開挖塑性區(qū)圍巖應力分布規(guī)律及巷道跨度力學模型進行計算和分析。結(jié)論詳見表1。

        表1 大屯錫礦巷道巖體在不同抗拉強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)抗拉強度大約會衰減20%,巷道極限跨度理論值將會進一步縮小,因此將會出現(xiàn)垮塌冒落破壞現(xiàn)象。需要采用系統(tǒng)的支護方式,對此,我礦提出了“噴錨網(wǎng)加錨索注漿聯(lián)合支護”方案來保證T型路口的安全。

        2 、噴錨網(wǎng)加錨索注漿聯(lián)合支護工藝

        T型路口開口后第一時間在大跨度范圍(14.3m/9.3m)內(nèi)進行“錨桿錨片穿工字鋼加錨網(wǎng)”聯(lián)合支護,錨桿外露部分用工字鋼進行焊接,形成“第一道”整體支護,之后用阿特拉斯1254中孔臺車在T型路口處施工φ75mm、長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液壓注漿機進行注漿。注滿水泥漿養(yǎng)護72小時拆除封孔器后(可重復利用),用工字鋼漿螺紋鋼將外露部分焊接并與“第一道”整體支護相交叉的部分焊接,形成“第二道”整體支護,最后對T型路口進行噴漿,封閉巖石防止風化又形成“第三道”整體支護。錨索注漿詳見圖3、圖4,支護材料及參數(shù)詳見表2。

        表2 材料性能及參數(shù)

        圖3 阿特拉斯1254中深孔臺車

        圖4 YZB液壓注漿機

        3 、大屯錫礦巷道垂直交叉口支護數(shù)值模擬研究

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

        圖5 不支護整體位移

        圖6 不支護塑性區(qū)

        從圖5和圖6可以看出,巷道開挖后,巷道圍巖有一定的移動變形,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。若巷道開挖后不采取支護措施,巷道圍巖出現(xiàn)了大范圍的塑性區(qū),說明巷道處于不穩(wěn)定狀態(tài),可能發(fā)生垮塌破壞。

        圖7 聯(lián)合支護整體位移

        圖8 聯(lián)合支護塑性區(qū)

        從圖7和圖8可以看出,與不采用支護手段相比,支護后圍巖移動變形量明顯減小,為6.31cm,比不支護時減小了約一半左右。巷道圍巖塑性區(qū)明顯比不支護時減少,并且主要出現(xiàn)在巷道開口處。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,在巷道開口處打長錨索進行加固支護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)合支護方案自從2019年大屯錫礦引入生產(chǎn)以來,通過近兩年來對T型路口穩(wěn)定性的觀察,尚未出現(xiàn)開裂、片幫、冒頂?shù)惹闆r,說明該種支護方案在我礦的應用是成功的,保證了T型路口的穩(wěn)定、安全。

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