錨索注漿支護在大屯錫礦T型路口的應用研究

李鵬 劉鵬 楊飛云

云南錫業股份有限公司大屯錫礦 云南 個舊 661000

1 概述

T型路口是指在同一平面上兩條4m×3.8m的巷到垂直交叉處所形成的特殊地段，加之為了滿足無軌設備的運行需在拐角處刷幫，進而導致該地段跨度較大(最大跨度14.3m，最小跨度9.3m，頂板暴露面積約94m2)，應力較為集中，我礦歷來高度重視T型路口的支護，采取了先掛網打錨桿后噴漿（即噴錨網）的聯合支護方案，詳見圖1、圖2。但在使用過程中發現，經過一段時間后巷道都會出現開裂、片幫、冒頂等情況，嚴重者導致巷道無法繼續使用（有時冒頂量達3t），對礦山生產造成巨大的安全威脅和不便，進行二次支護需投入大量的人力、物力。

圖1 4×3.8m巷道噴錨網支護斷面圖

圖2 T形路口跨度平面圖

因此我礦委托昆明理工大學對巷道開挖塑性區圍巖應力分布規律及巷道跨度力學模型進行計算和分析。結論詳見表1。

表1 大屯錫礦巷道巖體在不同抗拉強度下的極限跨度理論值

T型路口處最小跨度為9.3m，幾乎為新開口巷道極限跨度的兩倍，而且經研究發現，巖體一般在三至五年內抗拉強度大約會衰減20%，巷道極限跨度理論值將會進一步縮小，因此將會出現垮塌冒落破壞現象。需要采用系統的支護方式，對此，我礦提出了“噴錨網加錨索注漿聯合支護”方案來保證T型路口的安全。

2 、噴錨網加錨索注漿聯合支護工藝

T型路口開口后第一時間在大跨度范圍（14.3m/9.3m）內進行“錨桿錨片穿工字鋼加錨網”聯合支護，錨桿外露部分用工字鋼進行焊接，形成“第一道”整體支護，之后用阿特拉斯1254中孔臺車在T型路口處施工φ75mm、長7m的錨索孔，安裝螺紋鋼和封孔器后，螺紋鋼露出孔口0.3～0.5m，YZB液壓注漿機進行注漿。注滿水泥漿養護72小時拆除封孔器后（可重復利用），用工字鋼漿螺紋鋼將外露部分焊接并與“第一道”整體支護相交叉的部分焊接，形成“第二道”整體支護，最后對T型路口進行噴漿，封閉巖石防止風化又形成“第三道”整體支護。錨索注漿詳見圖3、圖4，支護材料及參數詳見表2。

表2 材料性能及參數

圖3 阿特拉斯1254中深孔臺車

圖4 YZB液壓注漿機

3 、大屯錫礦巷道垂直交叉口支護數值模擬研究

采用FLAC3D數值模擬軟件對不支護和噴錨網加錨索注漿聯合支護進行整體位移、塑性區進行模擬研究，詳見圖5～圖8。

圖5 不支護整體位移

圖6 不支護塑性區

從圖5和圖6可以看出，巷道開挖后，巷道圍巖有一定的移動變形，位移量最大的區域發生在兩條巷道交叉口頂板及邊壁位置，最大位移量為10.9cm。若巷道開挖后不采取支護措施，巷道圍巖出現了大范圍的塑性區，說明巷道處于不穩定狀態，可能發生垮塌破壞。

圖7 聯合支護整體位移

圖8 聯合支護塑性區

從圖7和圖8可以看出，與不采用支護手段相比，支護后圍巖移動變形量明顯減小，為6.31cm，比不支護時減小了約一半左右。巷道圍巖塑性區明顯比不支護時減少，并且主要出現在巷道開口處。這是由于巷道交叉口處的潛在冒落區高度較大，普通的錨桿（長度在2.4m以下）不能伸入到冒落區以外，只能加固潛在冒落區內的巖層，為防止頂板上位巖層的大面積冒落，需要在T型路口處布置錨索，穿過潛在冒落區伸入到頂板深部穩定的巖層中。因此，在巷道開口處打長錨索進行加固支護有利于巷道圍巖的穩定。

4 、結論

噴錨網加錨索注漿聯合支護方案自從2019年大屯錫礦引入生產以來，通過近兩年來對T型路口穩定性的觀察，尚未出現開裂、片幫、冒頂等情況，說明該種支護方案在我礦的應用是成功的，保證了T型路口的穩定、安全。