Z保证金属C矿山(以下U矿?正常的生产,每年都会发生大量的井巷工E(q_、斜巗硐室、竖井、天井、溜井等Q,为防止开挖的井工程发生冒落、垮塌,保证人员和设备设施的安全Qƈ保证在合理的q限内正怋用,需要对q些井工程q行快速、合适的支护[1]Q长期以来,矿山工作者根据井巷工E的不同岩性、不同用年限等探烦了多U支护方法:如木支护、金属支架支护、管~式锚杆支护、砂锚杆支护、锚Q管~式、砂锚杆)L支护、凝土支护、钢{凝土支护{支护方法,如何优选这些支护方法成为矿山工作者需要研I的N?/p>
1 矿山常用支护Ҏ介绍
矿山常用的支护方法根据支护体受力情况可以分ؓ传统的被动支护方法和d支护Ҏ两大cR?/p>
2 传统的被动支护方?/p>
传统的被动支护方法如木支护、金属支架、凝土、钢{凝土支护的共同特Ҏ在支护初期,支护体与围岩有一定的间隙Q围岩初期变形后才能与支护体逐步接触Q支护体逐步产生抉|围岩变Ş力的作用[2]。这U支护方法强调间隙的充填要密实,以期望在支护的初期阶D能最大限度的抉|围岩的变形力Q但往往都达不到预期的效?sup>[3]Q支护体在支护初期会因围岩变形受到初步破坏,在围岩变形中后期在变形力持箋增大的情况下被压裂或被压垮,使支护效果大大减弱?/p>
3 d支护Ҏ
d支护Ҏ如管~式锚杆、砂锚杆、锚Q管~式、砂锚杆)L支护{?sup>[2]Q其最显著的特征是支护体在支护初期p够和围岩紧密接触或和围岩形成共同支护体,在初期就能主动地抉|围岩变Ş力,使围岩变形力减弱或逐步释放Q最l减弱对支护体的最大压力,减弱Ҏ护体的破坏,辑ֈ较好的支护效果?/p>
4 常用的支护方法现场监和支护机理探讨
传统的被动支护方法如木支护、金属支架、凝土、钢{凝土支护是在对围岩的破环力和支护机理的认识不的情况下Ş成的Q这些支护方法施工效率低、工序繁琐、施工成本高Q支护体l常被破坏,安全得不C证。因而传l的被动支护Ҏ逐步被管~式锚杆、砂锚杆、锚Q管~式、砂锚杆)L支护{主动支护方法替代?/p>
4.1、锚杆支护方?/p>
锚杆是一U锚固在岩体内部的杆状体。用锚杆支护井是当井hq后Q向围岩中钻孔,然后锚杆安装在锚杆孔内Q对开挖后的围岩进行h工加固。金属管~式锚杆因其支护便,施工速度快,为矿q帔R?sup>[4]?/p>
4.1.1 缝式锚杆支护方?/p>
缝式锚杆由U向开 “缝”的钢管与垫板组成,q在外端焊有挡环。需要快速支护时Q先用凿岩机施工dQ然后注入锚杆;缝式锚杆的杆体材料用不低于20MnSi力学性能的带钢蝾制而成Q厚度ؓ2.0?.5 mmQ管~式锚杆的外径ؓ30?5 mmQ缝宽宜?3?8 mmQ长1.5 mQ采用碟形托盘(垫板Q,材料为Q235钢,厚度不宜于6 mmQ长宽尺怸宜小?50 mm×150 mm。支护方法:先用凿岩机施工深?.6?.8 m的钻孔,d一般宜垂直于岩石面Q或节理面)Q再用专用连接器向钻孔内推入锚杆杆体Q注锚杆体前d孔内岩屑吹净Q当锚杆杆体全部推入d且托盘抵紧岩石面Ӟ卛_成工作Q务ƈ停止推压。管~式锚杆钢管外径应大于钻孔直?.0?.0 mmQ钻孔深度一般ؓ1.6 m以上Q钻孔间距一般不应大于其d深度的一半,d间距和排距一般宜?0.9?)m×(0.9?)mQ钻孔一般采用菱形布|;d孔距的允许偏差ؓu150 mmQ钻孔孔深应比锚杆体?0?0 mm?/p>
Q?Q管~式锚杆支护机理Q悬吊、组合梁、挤压加l作?sup>[5]?/p>
悬吊作用。锚杆将软弱岩层吊挂在上面坚固稳定岩层上,防止dpQ上面的坚固E_岩层对Y弱岩层vC悬吊作用?/p>
l合梁作用。层状岩层的巷道板中,通过锚入一pd的锚杆,锚杆长度以内的薄层岩石锚成岩石l合梁,从而提高其承蝲能力。在相同的荷载作用下Q组合梁比未l合板梁的挠度和内应力大为减?/p>
挤压加固联结作用。锚杆将井围岩挤紧Q对岩石施加预应力,L裂隙的l扩大,而且对于松散岩石也能起到挤压联结和加Z用;松散石在预应力作用下围l每栚w杆Ş成一个两头带圆锥形的{Ş挤压区或压羃应力区,在系l排列的锚杆中Q这些挤压区便组成了一个具有相当宽度的均匀压羃加固带,它相当于一U承载结构而支承相当大的荷载;井周围安装成组排列和径向布|的锚杆后,便在围岩的一定厚度范围内形成了一个拱形压~带或挤压加固拱Q它使井巷围岩由原来是支架上的“荷载”变成了“承载”结构?/p>
Q?Q管~式锚杆支护的优~点。管~式锚杆支护有很多优点:工作安全M,降低力_强度Q用范围广,适应性强Q节U坑木和钢材Q降低支护成本;井变Ş,l修费用低;操作便,施工速度快?/p>
׃金属C矿山环境潮湿Q有些部位伴随出_使用缝式锚杆一D|间后发现有锈蚀现象Q降低了缝式锚杆的强度和用寿命。ؓ了解册个问题,采取对管~式锚杆表面涂a防护Q该Ҏ短期g有效果,旉长了q是无法解决金属体锈蚀问题。后采取对管~式锚杆支护部位q行喷射混凝土封闭,也是短期Q? a内)g有效果,长期Q超q? aQ由于潮气的逐步侵蚀Q仍然无法根本解决金属体锈蚀问题。ؓ解决q些问题Q开始推q应用砂锚杆支护?/p>
4.1.2 砂浆锚杆支护Ҏ
砂浆锚杆的杆体材料宜采用HRB400钢筋Q钢{直径宜?6?2 mmQ锚杆杆体用前应^直、除锈、除油;砂浆锚杆的抗拔力不应低于5 t/根;钢筋保护层厚度应不小? mm。砂中的沙子宜采用中细砂,_径不宜大于2.0 mmQ用前应过{;水惔和砂的比例宜?Q??Q质量比Q,水和水惔比例宜ؓ1:0.38?.45Q砂应拌合均匀Q随拌随用;一ơ拌合的砂浆应在初凝前用完,q严防石块、杂物入;水惔砂浆的强度等U不应低于M20?/p>
Q?Q砂锚杆支护要求。砂锚杆的锚固深度和间距应视围岩结构和工程跨度而定。锚固深度一般ؓ1.6?.5 mQ与岩石面垂_砂浆锚杆间距一般不应大于其锚固深度的一半,间距和排距一般宜为(0.8?.0Qm×Q?.8?.0QmQ成菱Ş布置?/p>
当局部加固围岩时Q砂锚杆的长度可加长,间距可加密,具体视情况而定?/p>
d注浆Ӟ注浆应插至距底?0?00 mmQ随砂浆的注入缓慢匀速拔出;砂浆锚杆杆体插入后,若孔口无砂浆溢出Q应及时补注Q杆体插入孔内长度不应小于设计规定的95%Q锚杆安装后Q未凝固前不得随意敲凅R砂锚杆孔距的允许偏差?50 mmQ锚杆孔深允许偏差ؓ50 mmQ砂锚杆孔径应大于杆体直径15 mmQ金属网可以现场l扎或先制作成金属网片后直接l扎到砂锚杆上面?/p>
Q?Q砂锚杆支护的优缺炏V砂锚杆施工工序与缝式锚杆对?多了一道注工?但由于金属体在密闭的砂浆?避免与潮湿气体的接触,解决了金属体锈蚀问题。砂锚杆在砂浆未凝固前Q严对锚杆q行敲击Q以免媄响支护效果。砂锚杆只有在砂浆初凝后才提供对围岩的作用力,q点与管~式锚杆在注入完成即提供对围岩的作用力相比有不之处?4.1.3 变Ş数据监测
矿山生Ӟ在井巷工E(q_、硐室、竖井)岩石面较破碎、矿׃巷开挖变形力较大Ӟ被动支护Ҏ与主动支护方法哪U方法更优越呢?
Q?Q被动支护方法与d支护Ҏ的变形数据监与Ҏ分析。某矿山׃井工程开挖后围岩变Ş较严? 在同水^7#I脉选取cM围岩地段对被动支护方法(选取混凝土厚?50 mm Q凝土强度C20Q支护体后充填密实)与主动支护方法(锚喷|支护厚?50 mmQ喷凝土强度C20Q进行变形监,锚杆采用缝式锚杆,钢筋|选取HPB300钢筋Q主{采用?0 mm的圆钢,副筋采用Φ8 mm的圆钢,ȝ沿道横断面方向布置Q副{沿巷道走向布置Q钢{网间距?50 mmQ绑扎钢{网的搭接长度ؓ20倍钢{直?钢筋|之间及锚杆与钢{网间用l铁丝绑扎牢固?/p>
?#I脉混凝土支护体与锚L支护体在支护凝固?8d?0d?20d?80d,各选取12 m巷道?.5 m高的混凝土监点Q每个监点现场制成长×宽×?30mm×30mm×20mm的凝土?钢钉埋qC20水惔砂浆内,q行水^位移监测Q?#I脉混凝土支护监点表面水^位移数据见表1Q?#I脉锚喷|支护监点表面水^位移数据见表2,q次开展的支护巷道水^位移监测是用观测仪器对道有代表性的点位q行的水qx向位U量的量,通过监测数据分析水^位移的规律,目的在于了解巷道开挖ƈ支护后在各种应力作用下的变Ş特点QؓL合适的支护Ҏ提供依据?/p>
Q?Q监结果?#I脉混凝土(厚度250 mmQ在支护?8dQ开始出现裂~,120d?个观点裂破坏, 6个观点在支护后180d后全部碎裂破?见表1)Q?#I脉锚喷|支护(厚度150 mmQ观发?只出现宽度不一的裂~,没有出现裂破坏(见表2)?/p>
? ×矿山×水^7#I脉混凝土支?厚度250 mm)监测点表面水q位U(mmQ?/p>
? ×矿山×水^7#I脉锚喷|支?厚度150 mm)监测点表面水q位U(mmQ?/p>
7#I脉混凝土支护厚度比锚喷|支护厚度加厚了100 mmQ但破坏要严重,各监点的裂~宽度要比锚L支护监测点要宽,说明d支护形式-锚喷|支护具有支护优性?/p>
Q?Q凝土与锚L支护机理分析。凝土支护属于被动支护形式Q凝土强度是凝土化后的主要力学性能Q反映凝土抉|药的量化能力;混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度Q其中以抗压强度最大,抗拉强度最。凝土在支护初期未完全凝固前属于被动承受围岩的变Ş力,在初期的破坏变Ş比较大Q再加上中后阶段在围岩变形力最大时很容易遭到破坏。这些从7#I脉混凝土支?8d的监数据都偏大可以得到验证Q这些也是被动支护Ş式的薄弱炏V?/p>
而锚L支护是锚?喷射混凝?金属|几U支护Ş式复合的支护形式Q喷凝土与锚?或加入钢{网)形成一体。不仅具有喷凝土的特点,而且也具有锚杆支护的l合梁作用、悬吊作用和挤压加固联结作用{特点,大大增强了围岩的整体性和坚固性,提高了围岩的自n承蝲能力。配|金属网q具有混凝土应力分布均匀、加强支护体抉|围岩变Ş的作用。在初期锚杆施工完成Ӟ开始主动抵抗围岩的变Ş力,喷射混凝土后对变形围岩进行密闭,也有利于~解井下I气侵蚀围岩、诱导围岩进一步发生变形,属于支护效果好的d支护形式Q这一点从7#I脉锚喷|支护体(?)的监数据都普遍较优可以得到验证?/p>
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Q?Q主动支护Ş式要优于被动支护形式Q优先选用缝式锚杆、砂锚杆、锚喗锚L支护{主动支护Ş式?/p>
Q?Q较E_围岩条g下优选单一支护形式。单一支护形式施工易,可以快速支护,成本低,效率?力_强度。而联合支护Ş式施工工序多Q成本高Q支护效率低,力_强度大?/p>
Q?Q不E_围岩优先选用锚喷|支护方法,该方法可以把锚杆、喷凝土、金属网各种支护效果联合发挥Q最大限度的抉|围岩的变形力Q从支护刚开始就可以消弱围岩的变形力Q提高支护体的支护效? 保证井工程在合理的支护q限内正怋用?/p>
作者:张国?刘红?王成龙(五矿矿业控股有限公司Q本文发表于《现代矿业?018q第8?/p>
览全文误论文频道搜烦《某金属C矿山灰岩破碎巷道支护Ҏ比选?/font>