三山島金礦上向進(jìn)路充填采礦法錨桿支護(hù)參數(shù)的計(jì)算

葛文杰

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司， 湖南長(zhǎng)沙 410011）

三山島金礦上向進(jìn)路充填采礦法錨桿支護(hù)參數(shù)的計(jì)算

葛文杰

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司， 湖南長(zhǎng)沙 410011）

三山島金礦采用機(jī)械化上向進(jìn)路充填采礦法開(kāi)采，巖體質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)時(shí)，采場(chǎng)自身具有一定的穩(wěn)定性，對(duì)采場(chǎng)支護(hù)強(qiáng)度要求相對(duì)較低，根據(jù)礦山現(xiàn)有支護(hù)裝備技術(shù)水平，采場(chǎng)選用管縫式錨桿支護(hù)。管縫式錨桿支護(hù)參數(shù)確定為：Ф16mm鋼筋管縫式端部錨固錨桿，錨桿長(zhǎng)取1.8m，錨桿間距為1.0～1.2m，錨固力要求大于60kN。

上向進(jìn)路充填采礦法；三山島金礦；錨桿支護(hù)；支護(hù)參數(shù)

1 采礦方法簡(jiǎn)介

三山島金礦采用進(jìn)路法開(kāi)采，進(jìn)路法的盤區(qū)長(zhǎng)為100m，高度為40m。一個(gè)盤區(qū)布置3個(gè)分段，分段高度為13～15m，每個(gè)分段服務(wù)4層進(jìn)路回采，進(jìn)路回采高度為3m，進(jìn)路回采寬度為4m。采場(chǎng)沿礦體走向布置，一步驟進(jìn)路回采后采用灰砂比1∶16的尾砂漿膠結(jié)充填（上部0.4m膠面充填灰砂比1∶6），二步驟進(jìn)路回采后非膠結(jié)充填（上部0.4m膠面充填灰砂比1∶6）。根據(jù)巖石力學(xué)分級(jí)指標(biāo)對(duì)三山島金礦金礦的巖體穩(wěn)定性進(jìn)行分級(jí)，其大部分巖體為Ⅲ級(jí)，采用進(jìn)路法開(kāi)采時(shí)，如何確定進(jìn)路的支護(hù)參數(shù)是生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的難題。

2 支護(hù)參數(shù)計(jì)算

2.1 計(jì)算方法與參數(shù)

三山島金礦機(jī)械化上向進(jìn)路充填采礦法采場(chǎng)巖體質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)，采場(chǎng)自身具有一定的穩(wěn)定性，對(duì)支護(hù)強(qiáng)度要求相對(duì)較低，根據(jù)礦山現(xiàn)有支護(hù)裝備技術(shù)水平，選用管縫式錨桿支護(hù)。采場(chǎng)進(jìn)路斷面如圖1所示，斷面為直墻圓拱，采用全長(zhǎng)錨固的管縫式錨桿進(jìn)行支護(hù)，其支護(hù)設(shè)計(jì)采用三鉸拱原理計(jì)算法。

開(kāi)采深度研究取H＝400m，采場(chǎng)巷道斷面為直墻圓弧拱形，對(duì)于Ⅲ級(jí)巖體采場(chǎng)，進(jìn)路跨度B＝4 m，容重γ＝27kN／m3，主要計(jì)算參數(shù)選取如下：巖石試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度f(wàn)v＝106.46MPa；原巖測(cè)壓系數(shù)λ＝υ／（1－υ）＝0.24／（1－0.24）＝0.32；巖石與巖石間摩擦系數(shù)f1＝0.3；巖石試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度F′υ＝19.41；巖石強(qiáng)度折減系數(shù)ξ＝0.7，η＝0.24；安全系數(shù)K3＝3（按鑿爆法掘進(jìn)）；預(yù)選Ф16mm鋼筋，fsv＝274.7MPa。

圖1 Ⅲ級(jí)巖體采場(chǎng)進(jìn)路斷面

2.2 錨桿穿入長(zhǎng)度La

根據(jù)原巖應(yīng)力測(cè)量結(jié)果，圍巖均布?jí)毫＝0.08MPa。

暫時(shí)取錨桿的橫向間距a＝1.2m，圓弧拱半徑：

則錨固的有效厚度L1為：

L2取0.3m，則錨桿穿入長(zhǎng)度La為：

取La＝1.8m。

2.3 錨桿懸吊能力驗(yàn)算

間距a＝1.2m時(shí)所需的錨固力：

管縫式錨桿的錨固力一般為60～80kN，小于P0值，說(shuō)明a取1.2m偏大。

取a＝1.0m，按上述步驟重新計(jì)算得：sinβ＝0.421，L1＝0.789m，La＝1.634m。則：

因此，就Ⅲ級(jí)巖體錨固力而言，a取1.0m是安全的。

2.4 危險(xiǎn)斷面驗(yàn)算

驗(yàn)算兩錨桿之間的斜面：

另一危險(xiǎn)剪切面是從巷道一側(cè)角隅到有效錨厚的上曲面與巷道另一側(cè)壁延線的交點(diǎn)，則：

錨桿為直徑16mm的鋼筋，A＝2.01×10－4m2。

驗(yàn)算結(jié)果證明所取危險(xiǎn)斷面是安全的。

3 結(jié) 語(yǔ)

三山島金礦的Ⅲ級(jí)巖體采用進(jìn)路法開(kāi)采的采場(chǎng)選用管縫式錨桿支護(hù)參數(shù)確定為：Ф16mm鋼筋管縫式端部錨固錨桿，錨桿長(zhǎng)取1.8m，錨桿間距為1.0～1.2m，錨固力要求大于60kN，計(jì)算結(jié)果為采礦設(shè)計(jì)提供了合理的技術(shù)支撐，應(yīng)用效果好。

［1］陳祖煌，楊 健.巖土預(yù)應(yīng)力錨固技術(shù)的進(jìn)展［J］.貴州水力發(fā)電，2004，18（5）：5－10.

［2］陳天云，何忠國(guó).馬路坪礦軟巖巷道支護(hù)原理與支護(hù)參數(shù)優(yōu)化［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2011（5）：74－76.

［3］鄭穎人，龔曉南.地下工程錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)指南［M］.北京：國(guó)鐵道出版社，1988.

［4］何思明，張小剛，王成華.預(yù)應(yīng)力錨索破壞特性及極限抗拔力研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（17）：2966－2971.

［5］樸龍澤，李正國(guó)，劉志國(guó)，等.錨根合理設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的分析［J］.水力發(fā)電，1996（7）：45－49.

［6］陳天云，何忠國(guó).馬路坪礦中深孔分段礦房不同跨度的穩(wěn)定性分析［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2010（11）：5－7.

2012－01－19）

葛文杰（1979－），男，山西垣曲人，碩士研究生，工程師，從事礦山工程設(shè)計(jì)與研究工作，Email：342097076＠qq.com。