CN113464146A - 一种上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，沿各分段矿体下部的凿岩横巷掘进上盘围岩破碎带平行开凿两条脉外巷道，并沿矿体走向开凿锚索固定巷；然后在锚索固定巷中布置钢梁；之后在各分段矿体下部的凿岩横巷中，沿倾斜矿体边缘在矿体里面向上钻凿锚索钻孔，穿过锚索钻孔布置长锚索，并将长锚索固定在锚索固定巷的钢梁上；最后向其锚索钻孔内注浆。通过地锚实现长锚索与上盘岩体共同受力，更加有效地对倾斜且围岩破碎的厚大矿体上盘进行加固，进一步提高上盘三角矿体的回采安全系数。

Description

一种上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法
技术领域
本发明涉及矿山矿体围岩加固方法，具体地，涉及一种上盘破碎岩体长锚索整体预支护方法。
背景技术
在采用中深孔分段采矿法对倾斜厚大矿体进行回采的过程中，若倾斜矿体的上盘围岩不稳固，则会导致采场安全性较差，使得其上盘三角矿体难以开采，限制了倾斜厚大矿体的安全、高效、低成本、规模化开采。针对这种问题，工程实际中通常采用倾斜矿体直立稳固法、上盘围岩混凝土柱加固等方法对上盘围岩进行加固，但这两种方案会导致上盘三角矿体部分矿体损失以及崩落上盘三角区围岩贫化，同时支护的可靠性亦较差。
锚索是近期发展且被广泛使用的一种支护手段，常用于工程规模较大、比较重要、地质条件复杂及支护困难的地方。锚索的支护效果特别明显，使用的条件也比较简单，有的矿井已经将其列为处理复杂地址条件的一种常用手段，尤其在深部开采的岩体分区破坏不得不借助锚索支护。
因此，借助于锚索技术，探寻一种可行的对上盘破碎岩体进行整体预支护的方法，且通过地锚，实现与上盘岩体共同受力，提高上盘破碎围岩的稳定性，实现上盘三角矿体的安全开采。
公布号为CN112664194A的中国发明专利申请公开了一种“上盘破碎围岩长锚索整体加固方法”，该加固方法的施工范围均在脉外，因而降低了矿石损失。但该方法通过向矿体上盘方向延长各分段下部出矿硐室形成脉外硐室的方式来提供钢梁锚索安装与施工的空间，该方法是一种主动支护的方法，需要在上盘岩体钻孔安装锚索，因此在实施过程中不可避免地会对上盘矿体造成扰动。另一方面，其钢梁锚索平行排布的方式要求较大的脉外硐室空间，因此增加了开挖量，同时也增加了钢梁与锚索用量，并且其脉外硐室需要额外的支护工程，导致施工成本进一步较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，通过地锚实现长锚索与上盘岩体共同受力，更加有效地对倾斜且围岩破碎的厚大矿体上盘进行加固，进一步提高上盘三角矿体的回采安全系数。
本发明的技术方案如下：
一种上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、沿各分段矿体下部的凿岩横巷掘进上盘围岩破碎带，平行开凿两条脉外巷道，并沿矿体走向开凿锚索固定巷；
S2、在锚索固定巷中布置钢梁，钢梁的两端伸入上盘围岩，并在钢梁两侧的上盘围岩中钻凿多组锚索钻孔，然后用双根固定锚索深入所述锚索钻孔中并注浆固定钢梁，即用地锚固定钢梁；
S3、在各分段矿体下部的凿岩横巷中，沿倾斜矿体边缘在矿体里面向上钻凿锚索钻孔；
S4、穿过所述锚索钻孔布置长锚索，将长锚索固定在锚索固定巷的钢梁上；S5、完成各所述长锚索的安装后，向其锚索钻孔内注浆。
优选地，在步骤S1中，所述脉外巷道的高度向脉外方向逐渐减小至与放置钢梁的锚索固定巷同高度。
优选地，在步骤S1中，所述脉外巷道的长度为6.0m。
优选地，在步骤S2中，所述钢梁在所述锚索固定巷中深入上盘围岩0.5m，且用多组两根深入锚索钻孔的长锚索固定，采用C30混凝土向所述锚索钻孔内注浆。
优选地，在步骤S3中，沿倾斜矿体边缘在矿体内钻凿的锚索钻孔中，相邻锚索钻孔之间的孔距相同。
优选地，在步骤S3中，沿倾斜矿体边缘在矿体内开凿的锚索钻孔与矿体边缘的距离为1.0m。
优选地，步骤S3中，在沿倾斜矿体边缘钻凿的锚索钻孔中，两端的锚索钻孔与凿岩巷道边缘的间距小于相邻所述锚索钻孔之间的孔距。
优选地，在步骤S4中，首尾固定在钢梁上的长锚索，每三根根长锚索为一组用锚索固定器连接在一起。
优选地，在步骤S5中，采用C30混凝土向所述锚索钻孔内注浆。
本发明的有益效果如下：
在本发明的基本技术方案中，沿分段矿体下凿岩横巷掘进上盘围岩开凿脉外巷道和锚索固定巷，在锚索固定巷中布置钢梁，沿倾斜矿体边缘在矿体内钻凿相互平行且间隔分布的锚索钻孔，穿过锚索钻孔布置长锚索，长锚索首尾固定在钢梁上，通过长锚索对上盘破碎围岩进行加固，提高采场的稳定性，有效地保证了上盘三角矿体回采的安全性。避免了采用倾斜矿体直立稳固法、上盘围岩混凝土柱加固等方法对上盘破碎围岩进行加固导致的矿石损失和矿石贫化，极大的提高了经济效益。
而且，脉外巷道的高度向脉外方向逐渐减小至与锚索固定巷同高度，有利于减少开挖量，降低劳动强度，节约采矿成本。长锚索首尾与钢梁固定连接，能够使长锚索受到上盘围岩的拉应力时，钢梁为长锚索提供更好的受力点，使其受力极限更大、受力更为均匀。
相对于前述“上盘破碎围岩长锚索整体加固方法”（公布号CN112664194A）本发明具有以下特点：第一、长锚索钻孔位置在矿体内，避免了对上盘围岩的扰动。第二、围岩内布置有钢梁的锚索固定巷，因此减少了开挖工作量，同时减少了钢梁的用量。第三、本发明提供了长锚索固定的受力新模型，长锚索预支护更适用于倾斜角度更大的矿体。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的上盘破碎矿体长锚索预支护方法的原理示意图；
图2是图1的Ⅱ-Ⅱ向剖面图；
图3是图1的Ⅲ-Ⅲ向剖面图；
图4是图1的Ⅳ-Ⅳ向剖面图；
图5是本发明具体实施方式的长锚索与钢梁连接方式示意图。
图中，1：凿岩横巷，2：上盘围岩，3：脉外巷道，4：锚索固定巷，5：钢梁，6：锚索钻孔，7：长锚索，8：铁丝，9：锚索固定器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
如图1至图5所示，本发明基本实施方式的上盘破碎矿体长锚索预支护方法，包括如下步骤：
S1、沿各分段矿体下部的凿岩横巷1掘进上盘围岩2破碎带开凿两条相互平行且间距适中的脉外巷道3，并沿矿体走向拉开形成锚索固定巷4。
S2、在锚索固定巷4中布置钢梁5，钢梁5的两端伸入上盘围岩2，并在钢梁两侧的上盘围岩中钻凿多组锚索钻孔6，后用多组双根固定锚索深入锚索钻孔6固定钢梁5，向锚索钻孔6注浆。
S3、在各分段矿体下部的凿岩横巷1中，沿倾斜矿体边缘在矿体里面向上钻凿锚索钻孔6。
S4、穿过所述锚索钻孔6布置长锚索7，用铁丝8和锚索固定器9将长锚索7固定在锚索固定巷4的钢梁5上。
S5、完成各所述长锚索7的安装后，向其锚索钻孔6内注浆。
本发明是在对倾斜厚大矿体采用中深孔分段采矿法后，针对上盘围岩破碎，影响上盘三角矿体安全回采的情况下，采用长锚索对上盘破碎围岩进行预支护。对分段矿体下部的凿岩横巷1继续开凿，掘进至上盘围岩2破碎带中形成脉外巷道3，并沿矿体走向拉开形成锚索固定巷4。进一步地，在锚索固定巷4中布置钢梁5，钢梁5的两端伸入上盘破碎围岩0.5m，且在钢梁两侧钻凿锚索钻孔，用多组双根固定锚索深入锚索钻孔固定钢梁，以保证钢梁5与上盘围岩接触牢靠，为长锚索提供更好的受力点，使其受力极限更大、受力更为均匀。
在各分段矿体下沿凿岩巷道1掘进上盘围岩2，开凿两条相互平行且间隔适中的脉外巷道3时，脉外巷道3的高度随脉外方向逐渐降低至与沿矿体走向开凿的锚索固定巷4同高度，减少了开挖量。
在锚索固定巷4安装钢梁5时，为使得钢梁5更加牢固，钢梁5的两端深入上盘围岩0.5m，且在钢梁两侧钻凿多组锚索钻孔6，用多组双根固定锚索深入锚索钻孔固定钢梁5，后用C30混凝土对锚索钻孔6进行注浆，使其更加牢靠。
在沿矿体边缘在矿体内钻凿多条相互平行且等间隔的锚索钻孔6时，锚索钻孔6与凿岩巷道1边缘的距离小于相邻锚索钻孔间的孔距。
布置长锚索7穿过矿体内锚索钻孔6后，经过脉外巷道3，长锚索7首尾固定在锚索固定巷4的钢梁5上，每三根锚索为一组用锚索固定器10固定在一起。长锚索7布置完成后，用C30混凝土对锚索钻孔6进行注浆，使长锚索7与矿体凝为一个整体，更加稳定。
值得说明的是，长锚索的根部一端需要固定在矿体内，外露头部一端靠预应力对矿体施加压力。长锚索的索体材料采用高强的钢绞线束、高强钢丝束或螺纹钢筋束等组成，单根钢丝或钢绞线的强度标准值可以达到1470MPa或更高，预应力较小时采用Ⅱ，Ⅲ级钢筋，其强度标准值也大于300MPa，因此，长锚索的锚固力可以达到兆牛的量级。长锚索的支护效果特别明显，使用的条件也比较简单，已经成为处理复杂地质条件的一种常用手段，深部开采的岩体分区破坏不得不借助锚索支护，应用前景广泛。
在各分段矿体下的凿岩巷道1沿脉外方向钻凿脉外巷道3，长度优选为6m;沿矿体边缘在矿体内钻凿锚索钻孔6时，锚索钻孔6与矿体边缘的距离优选为1.0m，既保证对上盘围岩的加固效果，又使得长锚索与上盘三角矿体间紧密结合。
参考图1到图4，在各分段矿体下的凿岩巷道1沿脉外方向钻凿脉外巷道3，并沿矿体走向开凿锚索固定巷4，为减少开挖量，脉外巷道3的高度向脉外方向逐渐减小至与锚索固定巷4同高度。
在锚索固定巷4中布置钢梁5，为保证钢梁5稳定，钢梁两侧深入上盘围岩中0.5m，且在钢梁两侧用多组深入锚索孔的锚索固定住，以确保钢梁5可为长锚索7提供更好的受力点，受力极限更大。
沿倾斜矿体边缘在矿体内开凿多条相互平行且等间隔的锚索钻孔6，相邻锚索钻孔6之间的孔距相同，各锚索钻孔6的孔底距相同。
沿锚索钻孔6布置长锚索7，长锚索7的首尾固定在钢梁5上，在钢梁5附近，每三根长锚索为一组用锚索固定器10固定在一起。所有长锚索7安装完成后向所有锚索钻孔中注入C30混凝土，使得长锚索7与上盘围岩以及上盘三角矿体凝结为一体。
利用钢梁5和长锚索7使上盘破碎围岩2和上盘三角矿体形成一个整体，极大地提高了上盘破碎围岩的稳定性，使得采场安全性大大提高，为实现上盘三角矿体安全回采提供了条件。长锚索7均匀地分布在上盘三角矿体中，实现上盘破碎岩体整体加固，因此有利于应用竖直中深孔爆破落矿法等高回采效率的采矿方法回采上盘三角矿体，提高了上盘三角矿体的回采效率。
采用长锚索预支护的办法对上盘破碎岩体进行加固，避免了采用倾斜矿体直立稳固法、上盘围岩混凝土柱加固法等方法造成的上盘三角区部分矿体损失和崩落上盘三角区围岩造成贫化，可以实现围岩破碎的上盘三角矿体全部回采。

Claims (9)

1.一种上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、沿各分段矿体下部的凿岩横巷掘进上盘围岩破碎带，平行开凿两条脉外巷道，并沿矿体走向开凿锚索固定巷；
S2、在锚索固定巷中布置钢梁，钢梁的两端伸入上盘围岩，并在钢梁两侧的上盘围岩中钻凿多组锚索钻孔，然后用双根固定锚索深入所述锚索钻孔中并注浆固定钢梁，即用地锚固定钢梁；
S3、在各分段矿体下部的凿岩横巷中，沿倾斜矿体边缘在矿体里面向上钻凿锚索钻孔；
S4、穿过所述锚索钻孔布置长锚索，将长锚索固定在锚索固定巷的钢梁上；S5、完成各所述长锚索的安装后，向其锚索钻孔内注浆。
2.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于在步骤S1中，所述脉外巷道的高度向脉外方向逐渐减小至与放置钢梁的锚索固定巷同高度。
3.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于在步骤S1中，所述脉外巷道的长度为6.0m。
4.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于在步骤S2中，所述钢梁在所述锚索固定巷中深入上盘围岩0.5m，且用多组两根深入锚索钻孔的长锚索固定，采用C30混凝土向所述锚索钻孔内注浆。
5.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于在步骤S3中，沿倾斜矿体边缘在矿体内钻凿的锚索钻孔中，相邻锚索钻孔之间的孔距相同。
6.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于在步骤S3中，沿倾斜矿体边缘在矿体内开凿的锚索钻孔与矿体边缘的距离为1.0m。
7.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于步骤S3中，在沿倾斜矿体边缘钻凿的锚索钻孔中，两端的锚索钻孔与凿岩巷道边缘的间距小于相邻所述锚索钻孔之间的孔距。
8.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于在步骤S4中，首尾固定在钢梁上的长锚索，每三根根长锚索为一组用锚索固定器连接在一起。
9.如权利要求1所述的上盘破碎矿体长锚索整体预支护方法，其特征在于在步骤S5中，采用C30混凝土向所述锚索钻孔内注浆。
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