錨索注漿支護在大屯錫礦T型路口的應(yīng)用研究

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(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(dǎo)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(xué)對巷道開挖塑性區(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(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(fēng)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(yīng)用是成功的，保證了T型路口的穩(wěn)定、安全。