淺談大直徑巷道掘進材料的支護技術(shù)

淺談大直徑巷道掘進材料的支護技術(shù)

洪水礦床是西秦嶺南帶西傾斜褶皺帶南緣的特金礦床。礦床控礦地質(zhì)條件為構(gòu)造單元界斷裂帶、深源淺成花崗閃長斑巖小侵入體、下三疊統(tǒng)馬熱松多組(T1m)碳酸鹽巖沉積建造。礦山現(xiàn)有開拓方式采用平硐、斜井(盲斜井)、豎井(盲豎井)等聯(lián)合開拓,礦石類型為赤鐵礦化硅化灰?guī)r、赤鐵礦化硅化花崗閃長巖和角礫巖為主,中等穩(wěn)固,局部地段由于節(jié)理裂隙發(fā)育而呈現(xiàn)不穩(wěn)固狀態(tài)。礦區(qū)巷道頂板巖性有灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、花崗閃長巖脈、石英閃長玢巖、斷層破碎帶。巷道的不穩(wěn)定主要是軟質(zhì)巖性和節(jié)理裂隙構(gòu)造破碎帶等因素影響。若不及時支護及處理,安全隱患極大,對正常生產(chǎn)造成不利。1礦壓對礦壓的控制巷道的圍巖壓力分為礦山壓力和壓力顯現(xiàn)。影響圍巖壓力的因素很多,通?？煞譃榈刭|(zhì)、開采和支護等,影響圍巖壓力的地質(zhì)因素有:原巖的應(yīng)力狀態(tài)、圍巖力學(xué)性質(zhì)及巖體結(jié)構(gòu)、膨脹壓力的影響因素等。目前所采用的各種礦壓控制方法,從其對付礦壓的原理來看分為:抵抗礦壓,主要是提高支架的支撐能力或支護密度,增強巷道的抗變形能力;忍讓礦壓,主要采用適當(dāng)支護措施和保持支架本身不遭受嚴(yán)重破壞的前提下,容忍圍巖產(chǎn)生一定變形,以釋放一定能量;躲避礦壓,將巷道布置在應(yīng)力經(jīng)重新分布后巖體已處于卸載狀態(tài)的天然低應(yīng)力區(qū),從時間和空間上躲開高壓力的作用;轉(zhuǎn)移礦壓,通過人為方法使巷道圍巖受到松動,迫使載荷轉(zhuǎn)移到離巷道較遠的地點,達到減輕巷道受壓的目的。2采準(zhǔn)閃長巖及工區(qū)內(nèi)巷道巷道圍巖的穩(wěn)定性是保證礦山低成本運營的主要因素之一?，斍h格爾珂金礦屬于類卡林型金礦,載金巖石既有硅化灰?guī)r,碎裂灰?guī)r,也有硅化花崗閃長巖等。隨著硅化花崗閃長巖的出現(xiàn),相應(yīng)的出現(xiàn)數(shù)量不少的閃長玢巖,同時破碎帶和次級斷裂也是主要熔礦構(gòu)造,在礦體邊緣或附近,巷道施工必須穿過該巖層或構(gòu)造帶才能達到探礦的目的。閃長玢巖在大水礦區(qū)主要為灰綠、灰紅色。有吸水性強、遇水膨脹、擾動成泥等不良物理性質(zhì),這給探礦工作、礦石運輸、天井的掘進及安全管理帶來了極不利的影響,閃長玢巖多呈巖墻或巖枝出現(xiàn),厚度變化大,從十幾厘米到幾十米,由于閃長玢巖及高嶺土化的花崗閃長巖遇水泥化及膨脹的性質(zhì),巷道常規(guī)支護方法很難保證巷道的完整和服務(wù)年限。同時巷道在掘進中遇到破碎帶和次級斷裂,多形成掉塊和側(cè)塌,甚至造成冒頂,危害極大,支護成了首要。根據(jù)礦區(qū)的巖性特征和實際情況,按照礦區(qū)主要巖石的堅固性及普氏分級,考慮其主要物性特征,在工程布置及施工可以表1為參考。大水金礦的開拓采用聯(lián)合開拓的方式,有平硐-盲斜井、平硐-盲豎井、斜井-盲斜井等,主巷斷面一般為3.0m×3.0m,采準(zhǔn)斷面一般為2.4m×2.6m,探礦斷面一般在2.0m×2.2m,天井及天井聯(lián)絡(luò)道一般為1.8m×2.0m。支護只要在主巷和探礦平硐,根據(jù)不同的巖性情況,進行不同方法的支護。3錨桿支護總量分析大水金礦的巷道支護有,木支護占總量的5%,鋼木支護占總量的10%,料石及混凝土澆筑50%,錨桿掛網(wǎng)支護占總量的5%,噴射混凝土支護占總量的30%。3.1點和加工用量很少,主要用在遠景探礦的靶區(qū)和小斷面巷道,局部使用,優(yōu)點是重量輕,易加工,對巷道適性大。見表2。木支架的缺點明顯,強度低,易于腐爛,使用期限短,維修費用高,通風(fēng)阻力大,當(dāng)巷道的變形量超過100～200mm時,木支架就可能遭到破壞。3.2低板最終移近率多采用礦用工字鋼制造,礦用工字剛性支架多采用梯形,少量拱形。采用一架兩柱的形式,間距為1.0～1.5m,多為平梁,間隙多用原木填實。各種支架的力學(xué)特征和使用條件,表3中K為巷道頂?shù)桶遄罱K移近率,見表3。以往,礦山上為了完成黃金生產(chǎn)任務(wù),在巷道掘進過程中,遇到閃長玢巖、花崗閃長巖等不穩(wěn)固巖石時就用鋼混木進行支護,在短時間內(nèi),也就是一年內(nèi)效果很好,看不見明顯的變化,但在1年后,就會發(fā)生嚴(yán)重變形,影響生產(chǎn)。鋼木混支護失效的原因:當(dāng)巷道開掘后,遇到軟弱的巖石和破碎帶后,圍巖應(yīng)力由三維狀態(tài)變?yōu)槎S狀態(tài),應(yīng)力在釋放,同時,比較干燥的巖石不斷地吸取水分,在應(yīng)力狀態(tài)下不斷產(chǎn)生側(cè)壓和底壓,使鋼混木支護變形嚴(yán)重,橫梁向下彎曲,立柱突起,底板出現(xiàn)底臌,軌道傾斜,造成礦車與巷道兩幫安全距離不夠,影響礦車和行人的安全等。3.3掘進斷面和爆破方式主要為永久性支護,石材堅固耐用,比混凝土支護砌筑的速度快?；炷潦怯伤?、砂子和碎石按一定的比例混合加水制成的,常用的按水泥∶沙子∶碎石=1∶2∶4到1∶2∶6。水泥加水把沙子和碎石膠結(jié)在一起,成為堅固的整體。大水金礦巷道掘進凈斷面多為(2.0～2.2)m×(2.2～2.4)m之間,在掘進時的斷面必須保證為(2.3～2.5)m×(2.5～2.7)m之間,鋼筋混泥土厚度控制在0.3m,其中,以直經(jīng)18mm的螺紋鋼以30mm×40mm的網(wǎng)度進行加固,要在掘進時采取“快掘快支,加強支護,杜絕冒落”的原則。以便封閉圍巖,阻止其繼續(xù)風(fēng)化破壞。所以,掘進時必須采取光面爆破,盡量減少爆破對巷道圍巖的擾動和縮小爆破震動圈半經(jīng),以保證圍巖的完整性,提高圍巖的自承能力。同時對巷道底部及排水溝進行處理,將底部虛渣清理干凈后用混泥土澆灌,厚度在200～250mm范圍內(nèi),要保證水路時刻通暢,不能存有積水。3.4輸料管吹向巖面噴射噴射混凝土支護在大水金礦中也普遍應(yīng)用,是用噴漿機將混凝土混合物噴射在巖石表面上硬化而形成的一種支護。先將砂、石過篩,按配合比和水泥一同送入攪拌機內(nèi)攪拌,然后用礦車將拌和料送至工作面,經(jīng)上料機裝入以壓縮空氣為動力的噴射機,在經(jīng)輸料管吹送到噴頭處與水混合后噴射在巖面上。其物理力學(xué)性能和對圍巖支護特征如下:1)混凝土在高速噴射過程中,水泥顆粒受到反復(fù)碰撞沖擊,混凝土噴層受到連續(xù)充實加壓,使它粘結(jié)力增大,能同巖石緊密粘連,是形成噴射混凝土獨特支護作用的重要原因。2)噴射混凝土能隨著巷道的掘進及時施工,且加入速凝劑后其早期強度成倍增長,因而能夠控制圍巖的過度變形與松弛。3)噴層較薄,具有一定的柔性,可和圍巖共同產(chǎn)生一定量的徑向位移。但