羊拉铜矿破碎软岩巷道支护优化及其稳定性研究摘要
羊拉铜矿位于云南德钦县羊拉乡,该矿3390中段围岩松散破碎巷道支护困难,为解决该矿软岩巷道的支护问题,进行了现场调查和室内试验研究,研究成果对该矿的正常生产有重要意义,对其他软岩工程支护也具有参考价值。通过现场调查、室内岩石力学试验、矿物成分分析、水理试验、风化试验、自由膨胀率试验,分析得出导致巷道失稳的原因主要是矿岩本身强度低,结构面发育,岩体结构松散破碎;其次是支护形式选择不当或者未能及时支护、封闭,水、风化作用、干湿循环效应对围岩的弱化;再次是围岩应力状态的改变对巷道围岩抗剪强度的不利影响。通过巷道失稳机理的分析,提出了能封闭围岩的锚网喷支护方案,应用弹塑性理论计算出了巷道的塑性软化区的半径为2.94m,并基于松动圈理论和锚杆的悬吊理论提出了优化的支护方案。采用离散元软件3DEC模拟了采动影响前后不支护、衬砌和锚网支护的稳定情况。模拟结果显示:采动前三种支护的两帮相对收敛率分别为4.71%、1.35%、2.03%;顶底板相对收敛率分别为4.55%、1.60%、1.80%。采动后三种支护的两帮相对收敛率分别为8.68%、1.87%、3.62%,顶底板相对收敛率分别为8.51%、2.58%、3.45%。不支护采动前后相对收敛率均超过最大允许值4%,巷道不稳定,优化的锚网喷支护方案在采动前后相对收敛率均小于最大允许值4%,方案可行。模拟结果还显示采动前后,围岩中最大拉、压应力均小于允许值,巷道稳定。最后对锚网喷和衬砌支护进行经济效益比较,得出每米支护成本锚网喷比衬砌支护低1288.4元,因此,从支护效果和经济效益两方面综合评价,锚网喷支护方案更优。
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