CN108301838A - 一种金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于采矿工程技术领域，特别涉及一种金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法。本发明首先采用钻孔摄像装置采集开挖巷道测量孔孔壁图像信息，根据孔壁图像信息确定巷道围岩裂隙层与围岩完整层的厚度，基于巷道冒落后的断面形状趋于稳定形状的原理，得出裂隙岩体巷道断面的稳定形状近似为半圆拱型，确定巷道断面采用1/3～1/2半圆拱的断面形状，两帮与拱顶的锚杆支护取用相同的支护密度，光面爆破法进行巷道掘进，掘进过程中采用锚杆、锚网或锚网喷浆支护。本发明针对层状裂隙岩体的变形与破坏特性，给出相适应的巷道开掘断面的形状与锚杆支护方法，能够显著提高巷道稳定性，改善安全生产条件，为该类难采矿床安全开采提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于采矿工程技术领域，特别涉及一种金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法。
背景技术
在金属矿床地下开采中，许多矿山存在裂隙层状分布岩体，简称层状裂隙岩体，在岩体中掘进巷道的过程中，当巷道刚刚掘成时，一般表面稳定状态良好，但掘进到一定长度或经过一段时间后，巷道经常发生较大规模的突然冒顶或片帮，严重危害生产安全。
目前常用的解决方法是采用锚杆支护掘进巷道。但采动压力大的巷道依然经常冒落，冒落严重时，将支护锚杆连根拔出，直至巷道塌垮报废。一些矿山采用长锚杆或长锚索支护，虽然能够保障巷道安全需要，但导致巷道成本高，矿山经济压力大。
因此，对这类层状裂隙岩体的巷道工程，急需研发一种经济实用的安全开掘方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法，目的是通过巷道的断面形状与锚杆支护结构，适应在采动应力作用下层状裂隙围岩的变形特性，为裂隙岩体巷道提供一种经济实用的安全开掘方法。
本发明的金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法按照以下步骤进行：
(1)在已经开挖的金属矿床地下巷道中，从上分段向下分段巷道钻凿Φ90～Φ120mm的测量孔，采用钻孔摄像装置采集测量孔孔壁图像信息，根据孔壁图像信息确定巷道围岩裂隙层与围岩完整层的厚度；
(2)根据步骤(1)中的巷道围岩裂隙层厚度和完整层厚度，基于巷道冒落后的断面形状趋于稳定形状的原理，得出裂隙岩体巷道断面的稳定形状近似为半圆拱型，确定巷道断面采用1/3～1/2半圆拱的断面形状，两帮与拱顶的锚杆支护取用相同的支护密度；
(3)采用光面爆破法进行巷道掘进，掘进过程中采用锚杆、锚网或锚网喷浆支护，其中支护锚杆采用孔底锚固型，锚杆长度L按下式计算：
L＝Rmin+Fmax+L0
式中：Rmin为围岩完整层的最小厚度，m；Fmax为围岩裂隙层的最大厚度，m；L0为孔底锚固段与孔口托盘安装段长度之和，m。
其中，所述的围岩裂隙层是主裂岩隙附近10cm内的岩层，以及微裂隙间距小于10cm的岩层；所述的围岩完整层是主裂隙与微裂隙之间的岩层。
所述的支护锚杆选用树脂锚杆时，锚固段长度取为树脂药卷的长度。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
保障巷道稳定性是实现生产安全的基本条件，也是提高采场生产可靠性的基础。本发明通过基于巷道冒落后的断面形状趋于稳定形状的原理，得出裂隙岩体巷道断面的稳定形状近似为半圆拱型，在采动应力作用下，巷道表层围岩的变形呈波动性变化，对于半圆拱形巷道，两帮与顶板的波动幅度相近，为此，巷道断面取用半圆拱形状，两帮与拱顶的锚杆支护取用相同的支护密度。支护锚杆的长度包括孔底锚固段长度+锚固段至孔口长度+孔口外托盘安装长度，其中锚固段至孔口长度可取为最小完整层与最大裂隙层的厚度之和。采用树脂锚杆支护时，锚固段长度取为树脂药卷的长度。
本发明针对层状裂隙岩体的变形与破坏特性，给出相适应的巷道开掘断面的形状与锚杆支护方法，能够显著提高巷道稳定性，改善安全生产条件，为该类难采矿床安全开采提供技术支撑。
附图说明
图1是本实施例采用钻孔摄像装置采集测量孔孔壁图像信息示意图；
图2是本发明实施例中的钻孔成像图；
图3是本发明的巷道开挖断面形状与支护结构示意图；
其中：1：钻孔摄像装置；2：钻孔；3：裂隙岩体巷道截面；4：支护锚杆。
具体实施方式
本发明实施例中采用RG井下电视监测系统采集孔壁图像信息。
实施例中的金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法按照以下步骤进行：
(1)本实施例以弓长岭段井下铁矿为例进行说明，在已经开挖的金属矿床地下巷道中，从-280+36m的上分段向下分段巷道钻凿Φ90～Φ120mm的测量孔，如图1所示，采用钻孔摄像装置采集测量孔孔壁图像信息，如图2所示，根据孔壁图像信息确定巷道围岩裂隙层0.1～0.8m，围岩完整层的厚度0.3～1.2m；
(2)根据步骤(1)中的巷道围岩裂隙层厚度和完整层厚度，基于巷道冒落后的断面形状趋于稳定形状的原理，得出裂隙岩体巷道断面的稳定形状近似为半圆拱型，确定巷道断面采用1/3～1/2半圆拱的断面形状，尺寸2.8m×2.8m，两帮与拱顶的锚杆支护取用相同的支护密度，如图3所示；
(3)采用光面爆破法进行巷道掘进，掘进过程中采用锚杆、锚网支护，其中支护锚杆采用孔底锚固型，锚杆长度L按下式计算：
L＝Rmin+Fmax+L0
式中：Rmin为围岩完整层的最小厚度，m；Fmax为围岩裂隙层的最大厚度，m；L0为孔底锚固段与孔口托盘安装段长度之和，m；
本实施例中孔口托盘安装长度0.1m，支护锚杆选用树脂锚杆，树脂药卷长度0.4m，锚杆长度0.4+0.3+0.8+0.1＝1.6m。
Claims (3)
1.一种金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法，其特征在于按照以下步骤进行：
(1)在已经开挖的金属矿床地下巷道中，从上分段向下分段巷道钻凿Φ90～Φ120mm的测量孔，采用钻孔摄像装置采集测量孔孔壁图像信息，根据孔壁图像信息确定巷道围岩裂隙层与围岩完整层的厚度；
(2)根据步骤(1)中的巷道围岩裂隙层厚度和完整层厚度，基于巷道冒落后的断面形状趋于稳定形状的原理，得出裂隙岩体巷道断面的稳定形状近似为半圆拱型，确定巷道断面采用1/3～1/2半圆拱的断面形状，两帮与拱顶的锚杆支护取用相同的支护密度；
(3)采用光面爆破法进行巷道掘进，掘进过程中采用锚杆、锚网或锚网喷浆支护，其中支护锚杆采用孔底锚固型，锚杆长度L按下式计算：
L＝Rmin+Fmax+L0
式中：Rmin为围岩完整层的最小厚度，m；Fmax为围岩裂隙层的最大厚度，m；L0为孔底锚固段与孔口托盘安装段长度之和，m。
2.根据权利要求1所述的一种金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法，其特征在于所述的围岩裂隙层是主裂岩隙附近10cm内的岩层，以及微裂隙间距小于10cm的岩层；所述的围岩完整层是主裂隙与微裂隙之间的岩层。
3.根据权利要求1所述的一种金属矿床地下层状裂隙岩体的巷道开掘方法，其特征在于所述的支护锚杆选用树脂锚杆时，锚固段长度取为树脂药卷的长度。
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