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[摘 要]由于盛大矿业的矿体厚大且非常破碎,并且矿体采动后地应力、涌水等不利影响,造成巷道服务时间急剧缩短,采用砂浆锚杆喷锚网联合支护无法完全回采井下矿体。通过研究密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术,极大提高支护强度,使巷道的服务时间延长至3年,取得了显著的经济和社会效益。
[关键词]砂浆锚杆;密集树脂锚杆;全长锚固;联合支护技术
中图分类号:TU757.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0368-01
1、地质概况
盛大矿业大浞河铁矿矿床存在两个矿带,七个矿体,矿体的平均厚度为13.49米,TFe平均品位为28.97%,金属矿物主要为磁铁矿,其次为黄铁矿、菱铁矿、赤铁矿和褐铁矿。该矿床整体走向NE、倾向NW、倾角平均为18度左右。
已揭露矿体的特点:矿体顶板为散体结构,岩石稳定性差;矿体岩性不均一,完整性和矿体稳定性差,易受风水侵蚀,矿石自身有碎涨性;矿体下盘的围岩质量较好,一般为二长花岗岩和蛇纹岩。
2、开采现状
盛大矿业大浞河铁矿采用无底柱分段崩落法回采,由于矿体极其破碎,并受中深孔爆破振动、地应力的破坏以及井下涌水使矿石遇水后泥化严重的影响,矿山在施工过程中经常因暴露面积稍大或支护滞后就出现冒顶和垮塌的现象,而且矿体水平厚度达到300米,巷道服务时间要求在3年左右,随着中深孔的退采巷道会出现严重变形,需进行多次支护,极大的影响了正常的采矿生产。矿山初期采用管缝式锚杆、砂浆锚杆等支护方式无法满足支护强度的要求,盛大矿业根据矿体稳固程度和巷道服务时间自主研发高强度支护技术,即密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术,极大的提高了支护强度,取得了显著的经济和社会效益。
3、支护研究分析
(1)、锚杆的轴向锚固强度
设锚杆轴向对巷道锚固试体施加主应力
式中:n=锚杆数目 s=试体自由面面积
(2)、锚杆横向锚固强度
锚杆横向锚固强度提高了破裂面上的抗剪强度,即增加了锚杆的等效内聚力C:
C=C0+nCm
式中:C0=无锚杆岩体的内聚力 n=锚杆数目 Cm=单根锚杆提供的附加内聚力。
巷道围岩均质处于均匀应力场中,锚杆均匀布置。通过对锚杆施加不同的应力,得到锚杆的作用对围岩塑性区、破碎区及巷道表面的位移影响,
随着锚杆支护强度的提高,围岩强度得到强化,围岩塑性区、破碎区及巷道表面的位移减小。当围岩强度强化到一定强度,巷道围岩就能够保持稳定。
无底柱分段崩落法破碎矿体联合支护技术作用的实质就是锚杆与围岩相互作用,组成锚固体,形成锚杆--围岩的共同承载结构,改善锚固岩体的力学参数,提高锚固岩体的强度,使岩体强度,特别是峰后强度和残余强度得到强化,充分发挥围岩的自承能力。
4、矿山初期砂浆锚杆喷锚网联合支护效果
矿山初期脉内巷道采用砂浆锚杆喷锚网联合支护,该支护方式为:一次50mm素喷砼+2.5米砂浆弯钩锚杆(8根)+∮6钢筋编网+∮12双筋条+100mm二次喷砼,锚杆孔排、间距为1000×1000mm。矿山采用该支护支护后,支护强度虽有一定提高,但是由于井下矿岩异常破碎,加上地应力、涌水等不利影响,巷道的服务时间远不能满足井下的采矿生产。
5、密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术
盛大矿业大浞河铁矿针对井下厚大破碎矿体,自主研发了盛大矿业的高强度支护技术,即密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术。该技术采用锚固力原理,增大锚杆加固力,达到树脂锚杆端部锚固和全长填充的锚固方式。矿山采用该支护技术后,支护强度较砂浆锚杆喷锚网联合支护有了很大提高,有效阻止巷道的变形,延长了巷道服务时间。该支护方式为:一次50mm素喷砼+2.5米树脂锚杆(每排9根,其中两帮6个孔各放5支药卷,顶部3个孔各放4支药卷)+∮6钢筋编网+∮12双筋条+100mm二次喷砼+1.7米树脂锚杆(每排8根,每个孔放4支树脂药卷)+∮12双筋条;编网网度不大于200×200mm;锚杆布置的间距加密为0.5×0.5米,形成“梅花状”分布结构。密集树脂锚杆全长锚固喷锚网复合支护技术,能够控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开及新裂纹产生等扩容变形与破坏,使围岩处于受压状态,抑制围岩弯曲变形,拉伸与剪切破坏的出现,最大限度保持锚固区围岩的完整性,减小锚固区围岩强度的降低,使围岩成为承载的主体。
采用密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术,巷道的服务时间延长至3年,为长进路的完全回采提供了有力保障,并且工人操作便捷及作业周期短,实践证明此支护效果非常好。
6、结语
密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术的支护强度有了很大的提高,使巷道的服务时间时间延长至3年,回采进路的长度由原来砂浆锚杆喷锚网支护的80米平均增加至200米,提高了矿石回采率,使矿产资源得到充分保护和利用,取得了显著的经济效益。同时联合支护技术具有工艺可靠、操作安全、起效快、适用性强的特点,在无底柱分段崩落法厚大破碎矿体中的应用有重要的推广意义及社会效益。
参考文献
[1] 唐端剑.松软围岩巷道锚杆加固的理论分析与工程实践.矿山压力与顶板管理.2002.(3):43~47.
[2] 臧德胜;李安琴.真单轴压应力下岩石的力学性质.岩石力学与工程学报.2003,22(7):1099~1103.
[关键词]砂浆锚杆;密集树脂锚杆;全长锚固;联合支护技术
中图分类号:TU757.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)30-0368-01
1、地质概况
盛大矿业大浞河铁矿矿床存在两个矿带,七个矿体,矿体的平均厚度为13.49米,TFe平均品位为28.97%,金属矿物主要为磁铁矿,其次为黄铁矿、菱铁矿、赤铁矿和褐铁矿。该矿床整体走向NE、倾向NW、倾角平均为18度左右。
已揭露矿体的特点:矿体顶板为散体结构,岩石稳定性差;矿体岩性不均一,完整性和矿体稳定性差,易受风水侵蚀,矿石自身有碎涨性;矿体下盘的围岩质量较好,一般为二长花岗岩和蛇纹岩。
2、开采现状
盛大矿业大浞河铁矿采用无底柱分段崩落法回采,由于矿体极其破碎,并受中深孔爆破振动、地应力的破坏以及井下涌水使矿石遇水后泥化严重的影响,矿山在施工过程中经常因暴露面积稍大或支护滞后就出现冒顶和垮塌的现象,而且矿体水平厚度达到300米,巷道服务时间要求在3年左右,随着中深孔的退采巷道会出现严重变形,需进行多次支护,极大的影响了正常的采矿生产。矿山初期采用管缝式锚杆、砂浆锚杆等支护方式无法满足支护强度的要求,盛大矿业根据矿体稳固程度和巷道服务时间自主研发高强度支护技术,即密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术,极大的提高了支护强度,取得了显著的经济和社会效益。
3、支护研究分析
(1)、锚杆的轴向锚固强度
设锚杆轴向对巷道锚固试体施加主应力
式中:n=锚杆数目 s=试体自由面面积
(2)、锚杆横向锚固强度
锚杆横向锚固强度提高了破裂面上的抗剪强度,即增加了锚杆的等效内聚力C:
C=C0+nCm
式中:C0=无锚杆岩体的内聚力 n=锚杆数目 Cm=单根锚杆提供的附加内聚力。
巷道围岩均质处于均匀应力场中,锚杆均匀布置。通过对锚杆施加不同的应力,得到锚杆的作用对围岩塑性区、破碎区及巷道表面的位移影响,
随着锚杆支护强度的提高,围岩强度得到强化,围岩塑性区、破碎区及巷道表面的位移减小。当围岩强度强化到一定强度,巷道围岩就能够保持稳定。
无底柱分段崩落法破碎矿体联合支护技术作用的实质就是锚杆与围岩相互作用,组成锚固体,形成锚杆--围岩的共同承载结构,改善锚固岩体的力学参数,提高锚固岩体的强度,使岩体强度,特别是峰后强度和残余强度得到强化,充分发挥围岩的自承能力。
4、矿山初期砂浆锚杆喷锚网联合支护效果
矿山初期脉内巷道采用砂浆锚杆喷锚网联合支护,该支护方式为:一次50mm素喷砼+2.5米砂浆弯钩锚杆(8根)+∮6钢筋编网+∮12双筋条+100mm二次喷砼,锚杆孔排、间距为1000×1000mm。矿山采用该支护支护后,支护强度虽有一定提高,但是由于井下矿岩异常破碎,加上地应力、涌水等不利影响,巷道的服务时间远不能满足井下的采矿生产。
5、密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术
盛大矿业大浞河铁矿针对井下厚大破碎矿体,自主研发了盛大矿业的高强度支护技术,即密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术。该技术采用锚固力原理,增大锚杆加固力,达到树脂锚杆端部锚固和全长填充的锚固方式。矿山采用该支护技术后,支护强度较砂浆锚杆喷锚网联合支护有了很大提高,有效阻止巷道的变形,延长了巷道服务时间。该支护方式为:一次50mm素喷砼+2.5米树脂锚杆(每排9根,其中两帮6个孔各放5支药卷,顶部3个孔各放4支药卷)+∮6钢筋编网+∮12双筋条+100mm二次喷砼+1.7米树脂锚杆(每排8根,每个孔放4支树脂药卷)+∮12双筋条;编网网度不大于200×200mm;锚杆布置的间距加密为0.5×0.5米,形成“梅花状”分布结构。密集树脂锚杆全长锚固喷锚网复合支护技术,能够控制锚固区围岩的离层、滑动、裂隙张开及新裂纹产生等扩容变形与破坏,使围岩处于受压状态,抑制围岩弯曲变形,拉伸与剪切破坏的出现,最大限度保持锚固区围岩的完整性,减小锚固区围岩强度的降低,使围岩成为承载的主体。
采用密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术,巷道的服务时间延长至3年,为长进路的完全回采提供了有力保障,并且工人操作便捷及作业周期短,实践证明此支护效果非常好。
6、结语
密集树脂锚杆全长锚固喷锚网联合支护技术的支护强度有了很大的提高,使巷道的服务时间时间延长至3年,回采进路的长度由原来砂浆锚杆喷锚网支护的80米平均增加至200米,提高了矿石回采率,使矿产资源得到充分保护和利用,取得了显著的经济效益。同时联合支护技术具有工艺可靠、操作安全、起效快、适用性强的特点,在无底柱分段崩落法厚大破碎矿体中的应用有重要的推广意义及社会效益。
参考文献
[1] 唐端剑.松软围岩巷道锚杆加固的理论分析与工程实践.矿山压力与顶板管理.2002.(3):43~47.
[2] 臧德胜;李安琴.真单轴压应力下岩石的力学性质.岩石力学与工程学报.2003,22(7):1099~1103.