張向偉 陳偉

1.赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，中國(guó)·內(nèi)蒙古 赤峰 024000

2.寧夏煤礦安全監(jiān)察局，中國(guó)·寧夏 銀川 750000

1 引言

隨著科技的發(fā)展，井下礦山的發(fā)展也越來(lái)越大。對(duì)于井下巖石的支護(hù)要求也越來(lái)越多，所以對(duì)井下巖石進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)，能更好的對(duì)井下支護(hù)有一個(gè)確定的參考數(shù)據(jù)。

巖體的工程分類(lèi)是巖體力學(xué)中一個(gè)重要的課題，它是工程巖體穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)，也是巖體工程地質(zhì)條件定量化的一個(gè)重要途徑。為工程設(shè)計(jì)、支護(hù)襯砌、建筑物選型和施工方法的選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。國(guó)際上通用的分類(lèi)方法有兩種：巖體地質(zhì)力學(xué)分類(lèi)（RMR分類(lèi)）和巴頓巖體質(zhì)量（Q）分類(lèi)。雖然在分類(lèi)數(shù)值代數(shù)式表達(dá)上兩者有較大差別，但兩種分類(lèi)方法均考慮到巖體的完整性和成層條件、巖塊強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況和地下水等因素。Barton于2002年進(jìn)一步修正了他們之間的關(guān)系為：

根據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中建議的巖體物理力學(xué)參數(shù)取值范圍，通過(guò)非線性擬合分析，建立了各物理力學(xué)參數(shù)與BQ之間關(guān)系經(jīng)驗(yàn)公式。

2 柴胡欄子礦區(qū)巖體錨固工程

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層主要是晚太古界變質(zhì)巖系，上太古界建平群是本區(qū)出露的最古老地層。建平群可以進(jìn)一步劃分為2個(gè)巖組，下部為小塔子溝組，其巖石組合主要為斜長(zhǎng)角閃巖片麻巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、麻粒巖、斜長(zhǎng)角閃(輝石)巖及少量磁鐵石英巖等；上部為大營(yíng)子組，主要巖石類(lèi)型為斜長(zhǎng)角閃片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、黑云片巖、大理巖、夾石英巖。

按結(jié)構(gòu)面的延伸長(zhǎng)度、切割深度、破碎帶寬度及其力學(xué)效應(yīng)，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的將結(jié)構(gòu)面分為5級(jí)。

2.2 工程變形特征

礦區(qū)的圍巖應(yīng)力測(cè)量結(jié)果表明，在空間上，隨著深度的增加，巖體的變形量逐漸增大；在時(shí)間上，隨著深度的增加，與淺部巷道比，發(fā)生同樣的變形量所需時(shí)間在明顯縮短，即巖體的變形速度在增加。這對(duì)巷道的穩(wěn)定性是很不利的，對(duì)巷道支護(hù)技術(shù)提出了更高的要求。

2.3 錨固方式選取

柴胡欄子礦區(qū)巖土錨固方式主要有以下幾種：管縫式錨桿、預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨索、錨網(wǎng)、螺旋支柱等。具體的錨固方式依據(jù)掘進(jìn)面、采場(chǎng)圍巖的工程地質(zhì)條件組合選取。一般情況下，巷道兩壁采用錨網(wǎng)+管縫式錨桿，巖石極破碎情況下采用錨網(wǎng)+管縫式錨桿+混凝土噴漿，采場(chǎng)頂板采用金屬穿帶+管縫式錨桿或預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨索組合使用[1]。

2.4 礦區(qū)錨固工程常見(jiàn)問(wèn)題

柴胡欄子礦區(qū)中的錨固工程在巖體主動(dòng)支護(hù)過(guò)程中起到了重要的作用，但是仍然存在不少問(wèn)題，目前所采用的支護(hù)參數(shù)多是憑工程經(jīng)驗(yàn)確定的，缺少相關(guān)理論依據(jù)。

3 錨固參數(shù)優(yōu)化

3.1 支護(hù)參數(shù)合理性驗(yàn)證

以3號(hào)盲豎井九中段39504采場(chǎng)為例：此采場(chǎng)位于九中段21.5線至23線之間，礦體走向300°，傾角78°，傾向南西。礦體上盤(pán)為大理巖及片巖，下盤(pán)為玢巖及大理巖，十分不穩(wěn)固，礦體與圍巖接觸部位出現(xiàn)較破碎的破碎帶，節(jié)理較發(fā)育[2]。

錨索采用的七股15.2mm鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa，抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)dp1860×0.6＝1116MPa，取n＝0.90，則每根七股鋼絞線錨索的抗拉荷載值為：

則采場(chǎng)上盤(pán)總壓力冒落拱重量為：

每分層采場(chǎng)頂板共需要安裝錨索根數(shù)為：

由上述計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，目前采場(chǎng)所使用的錨索支護(hù)網(wǎng)度為2m×2m，其面積為4m2大于計(jì)算網(wǎng)度。

3.2 參數(shù)優(yōu)化過(guò)程

3.2.1 錨索網(wǎng)度的確定

根據(jù)上一節(jié)計(jì)算結(jié)果，以39504采場(chǎng)為例，采場(chǎng)內(nèi)理論計(jì)算錨索網(wǎng)度為2.05m2，因此錨索設(shè)計(jì)網(wǎng)度見(jiàn)表1。

表1 錨索設(shè)計(jì)網(wǎng)度（單位/m）

3.2.2 錨索長(zhǎng)度的確定

錨索長(zhǎng)度的確定與每根錨索所承受的設(shè)計(jì)荷載有直接的關(guān)系，錨索承受的設(shè)計(jì)荷載即是每根錨索所承受的冒落拱的重量，計(jì)算得每根錨索分?jǐn)偟拿奥涔爸亓浚?/p>

查閱樹(shù)脂錨固劑的技術(shù)參數(shù)，目前所采用的錨固劑為快速型樹(shù)脂錨固劑，其特點(diǎn)為凝膠時(shí)間快，強(qiáng)度增長(zhǎng)快，固化后3min時(shí)抗拉強(qiáng)度大于30MPa，抗壓強(qiáng)度大于60MPa，粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)混凝土大于7MPa，對(duì)螺紋鋼大于16MPa[3]。

根據(jù)實(shí)際情況，參照資料計(jì)算得錨固段長(zhǎng)度為：

由此，可得錨索總長(zhǎng)度為：

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和礦區(qū)具體地質(zhì)條件，提出長(zhǎng)度為2m，網(wǎng)度為2m×1m的錨索支護(hù)方案。

4 結(jié)語(yǔ)

RMR巖石質(zhì)量分級(jí)方法對(duì)于巖體的質(zhì)量等級(jí)提供了有效的依據(jù)。根據(jù)各種參數(shù)計(jì)算可以對(duì)不同等級(jí)的巖石進(jìn)行不同的支護(hù)方案。這樣對(duì)于支護(hù)措施有了很好的理論依據(jù)。