CN103195454B - 充填体内巷道和硐室支护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种充填体内巷道和硐室支护方法，包括：采用喷射混凝土与锚索联合支护方式或锚杆挂网与喷射混凝土联合支护方式对凿岩硐室进行支护；采用锚杆、锚网与喷射混凝土联合支护方式对出矿穿脉进行支护；采用喷射混凝土、锚杆和金属网联合支护方式作为初期支护，待围岩变形达到预定的稳定程度时采用模筑钢筋混凝土支护对出矿进路眉线处进行支护。本发明适用于充填体或类似充填体的松散、软破介质内巷道或硐室工程的开挖和支护，以常规方法实现了难度极大的充填体内工程支护问题，既有效控制和管理采场地压，保障充填体的稳定，又能大大提高支护效率，降低支护成本，提高开采的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种充填体内巷道和硐室支护方法，属于充填采矿技术领域。
背景技术
近年来，由于充填技术的快速发展和井下无轨自行设备的广泛应用，充填采矿作为一种安全高效的开采方法已得到广泛的应用与发展。充填采矿法具有回采率高、灵活性大、适应范围广、环保等一系列不可替代的优点，但同时存在一些自身无法克服的弊端和不足。在充填体包裹下的矿柱或残矿回采中，如何实现充填体内巷道或硐室开挖与支护是矿山开采后期普遍面临的技术难题之一。
充填体属于软弱破碎介质，具有强度低、稳定性差、易水解等特点。充填体的变形是衡量充填体内巷道矿压显现强烈程度和维护状况的重要指标。充填体的力学性质对巷道稳定性有重要影响，根据许多井下观测，可归纳出充填体巷道的变形有以下特征：
(1)巷道变形有明显的时间效应。表现为初始变形速度很大变形趋向稳定后仍以较大速度产生流变，且持续时间很长，有的达数年之久，若不采取有效的支护措施，则由于充填体变形急剧加大，势必导致巷道失稳破坏，这种变形特征明显地表现出蠕变的三个变形阶段，即减速蠕变、定常蠕变和加速蠕变。
(2)巷道变形有明显的空间效应。其一表现为充填体与掘进工作面的相对位置对其力学状态的影响，通常在距工作面1倍巷宽以远的地方就基本上不受掘进工作面的制约；其二表现为巷道所在深度不仅对充填体的变形或稳定状态有明显影响，而且影响程度比坚硬岩石大得多。
(3)巷道变形对应力扰动和环境变化比较敏感。表现为当充填体巷道受邻近开掘或修复巷道、水的浸蚀、支架折损失效、爆破震动以及采动等的影响时，都会引起巷道围岩变形的急剧增长。
(4)巷道的自稳时间短。由于上述因素的差异，充填体围岩的自稳时间通常为几十分钟到十几小时，有的顶板一暴露就立即冒落，这主要取决于充填体的强度、内聚力、暴露面的形状和面积，因此在决定巷道掘进方式和支护措施时必须考虑到巷道充填体的自稳时间。
发明内容
本发明为解决现有的充填采矿技术中存在的充填体对巷道变形有明显的时间和空间效应、对应力扰动和环境变化比较敏感、自稳时间较短的问题，进而提供了一种充填体内巷道和硐室支护方法。为此，本发明提供了如下的技术方案：
一种充填体内巷道和硐室支护方法，包括：
采用喷射混凝土与锚索联合支护方式或锚杆挂网与喷射混凝土联合支护方式对凿岩硐室进行支护；
采用锚杆、锚网与喷射混凝土联合支护方式对出矿穿脉进行支护；
采用喷射混凝土、锚杆和金属网联合支护方式作为初期支护，待围岩变形达到预定的稳定程度时采用模筑钢筋混凝土支护对出矿进路眉线处进行支护。
本发明适用于充填体或类似充填体的松散、软破介质内巷道或硐室工程的开挖和支护，以常规方法实现了难度极大的充填体内工程支护问题，既有效控制和管理采场地压，保障充填体的稳定，又能大大提高支护效率，降低支护成本，提高开采的经济效益。
具附图说明
图1为本发明的具体实施方式提供的第一种凿岩硐室支护方式示意图；
图2为本发明的具体实施方式提供的第二种凿岩硐室支护方式示意图；
图3为本发明的具体实施方式提供的出矿穿脉支护方式示意图；
图4为本发明的具体实施方式提供的出矿穿脉眉线处支护方式示意图；
图5为本发明的具体实施方式提供的采准巷道掘进与支护的施工流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在井巷或硐室掘进时采用光面爆破控制爆破技术，喷锚支护应紧跟工作面及时进行。根据凿岩硐室、出矿穿以及回风联络道所处位置的岩体和充填体情况，研究和预测巷道的围岩变形规律，因地制宜合理选择巷道支护形式和参数：采用喷射混凝土与锚索联合支护方式以及锚杆、锚网与喷射混凝土联合支护方式；出矿进路眉线处采用喷射混凝土、锚杆、金属网与后期模筑钢筋混凝土结合的复合支护方式。
本发明的具体实施方式提供了一种充填体内巷道和硐室支护方法，包括：
(1)、采用喷射混凝土与锚索联合支护方式或锚杆挂网与喷射混凝土联合支护方式对凿岩硐室进行支护。
具体的，根据凿岩硐室所布置的岩层位置，可采用喷射混凝土与锚索联合支护方式以及锚杆挂网与喷射混凝土联合支护方式。
如图1所示，当硐室顶板为岩体时，可采用全断面喷射混凝土及拱部锚索联合支护方式，混凝土的喷层厚度为50-150mm，优选为100mm，锚索的参数为：锚索采用直径10-20mm(优选10-20mm)的除锈除油钢丝线，长5～10m(优选6～8m)，网度为拱部环向1000-2000mm(优选1500mm)，硐室走向方向1500-2500mm(优选2000mm)，注浆混凝土配比为水泥：砂：水＝1：1：0.4，锚索布置方式为梅花形或菱形。
如图2所示，当硐室顶板为充填体时，采用锚杆挂网及全断面喷射混凝土联合支护方式，混凝土的喷层厚度为50-150mm，优选为100mm，锚杆布置方式为全断面布置，具体参数为：锚杆长1.8～2.5m(优选2.0～2.2m)，间距为环向间距0.5-1m(优选0.80m)，纵向间距0.6～1.2m(优选0.8～1.0m)，金属网布置在拱和墙的部位。
(2)、采用锚杆、锚网与喷射混凝土联合支护方式对出矿穿脉进行支护。
具体的，如图3所示，采场底部出矿穿脉以及出矿回风联络道大部分在胶结充填体中掘进形成，直接顶板即为尾砂胶结充填体，设计采用锚杆、锚网与喷射混凝土联合支护方式。混凝土的喷层厚度为50-150mm，优选为100mm，，锚杆布置方式为全断面布置，具体参数为：锚杆长1.8～2.5m(优选为2.0～2.2m)，间距为环向间距0.5-1m(优选0.80m)，纵向间距0.8～1.2m(优选0.8～1.0m)，金属网布置在拱和墙的部位。
(3)、采用喷射混凝土、锚杆和金属网联合支护方式作为初期支护，待围岩变形达到预定的稳定程度时采用模筑钢筋混凝土支护对出矿进路眉线处进行支护。
具体的，如图4所示，出矿进路眉线处是支护工作重点，特别是放矿口等应力集中区域很容易发生破坏，所以这部分采用复合式支护方式：由喷射混凝土、锚杆和金属网联合支护方式构成初期支护，待围岩变形渐趋稳定(变形速率接近0)时，施作模筑钢筋混凝土支护。模筑钢筋混凝土厚度为20-40cm(优选30cm)，强度等级为C30，钢筋采用Φ22螺纹钢，网度为30cm×30cm。同时由于采场采用单侧堑沟出矿底部结构，回采过程中，在爆破第5排孔时实行不同的装药深度控制爆破，保护放矿口矿岩的稳定性。
根据地下工程新奥法支护设计与施工的理论原则，在巷道或硐室掘进时宜采用光面爆破的控制爆破技术，喷锚支护应紧跟工作面及时进行，并且应遵循如图5所示标准工艺流程，具体包括：首先根据围岩勘探资料与现场情况拟定开挖和初步支护设计参数；在巷道的光面进行爆破，以保证巷道成型，并且使巷道的周边圆顺；围岩暴露后根据巷道成型情况，喷射50-150mm的混凝土封闭岩面；如有必要还需安装锚杆和钢筋网；继续对岩面喷射混凝土至设计厚度；最后对支护进行监控测量，若合格则结束支护，否则根据监控测量结果修正开挖与支护参数后重新进行支护。
本具体实施方式提供的技术方案适用于充填体或类似充填体的松散、软破介质内巷道或硐室工程的开挖和支护，以常规方法实现了难度极大的充填体内工程支护问题，既有效控制和管理采场地压，保障充填体的稳定，又能大大提高支护效率，降低支护成本，提高开采的经济效益。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种充填体内巷道和硐室支护方法，其特征在于，包括：
采用锚杆、锚网与喷射混凝土联合支护方式对出矿穿脉进行支护；
采用喷射混凝土、锚杆和金属网联合支护方式作为初期支护，待围岩变形达到预定的稳定程度时采用模筑钢筋混凝土支护对出矿进路眉线处进行支护；
当硐室顶板为岩体时，采用全断面喷射混凝土及拱部锚索联合支护方式，混凝土的喷层厚度为50-150mm，锚索采用直径10-20mm的除锈除油钢丝线，长6～8m，网度为拱部环向1500mm，硐室走向方向1500-2500mm，混凝土配比为水泥：砂：水＝1：1：0.4，锚索布置方式为梅花形或菱形；
当硐室顶板为充填体时，采用锚杆挂网及全断面喷射混凝土联合支护方式，混凝土的喷层厚度为50-150mm，锚杆布置方式为全断面布置，锚杆长1.8～2.5m，间距为环向间距0.5-1m，纵向间距0.6～1.2m，网挂在拱和墙的部位。
2.根据权利要求1所述的充填体内巷道和硐室支护方法，其特征在于，所述锚杆、锚网与喷射混凝土联合支护方式包括：混凝土的喷层厚度为50-150mm，锚杆布置方式为全断面布置，锚杆长1.8～2.5m，间距为环向间距0.5-1m，纵向间距0.8～1.2m，网挂在拱和墙的部位。
3.根据权利要求1所述的充填体内巷道和硐室支护方法，其特征在于，所述模筑钢筋混凝土支护包括：模筑钢筋混凝土的厚度为20-40cm，强度等级为C30，钢筋采用Φ22螺纹钢，网度为30cm×30cm。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 246131 Anqing copper mine, Huaining County, Anqing City, Anhui Province Co-patentee after: Bgrimm Technology Group Patentee after: ANQING COPPER MINE OF TONGLING NONFERROUS METALS GROUP Co.,Ltd. Address before: 246131 Anqing copper mine, Huaining County, Anqing City, Anhui Province Co-patentee before: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy Patentee before: ANQING COPPER MINE OF TONGLING NONFERROUS METALS GROUP Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200416 Address after: 244000 Changjiang West Road, Anhui, Tongling Co-patentee after: Bgrimm Technology Group Patentee after: TONGLING NONFERROUS METALS GROUP Co.,Ltd. Address before: 246131 Anqing copper mine, Huaining County, Anqing City, Anhui Province Co-patentee before: Bgrimm Technology Group Patentee before: ANQING COPPER MINE OF TONGLING NONFERROUS METALS GROUP Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160803 |