澜沧铅锌矿凝灰岩软岩巷道破坏机理分析及支护参数优化研究

【摘要】：软岩巷道支护一直是困扰矿山安全生产的重大问题之一。多年来,澜沧铅锌矿的生产过程中一直遇到凝灰岩巷道支护的问题。这种凝灰岩属于软岩,具有易膨胀、遇水易崩解湿化的特性,这就致使巷道极不稳定,常常出现冒顶、两帮内挤、底鼓,甚至全断面的变形破坏。目前,矿山对这种软岩巷道采取的主要支护手段是木架厢支护,虽然这种支护手段简便易行,但是不能彻底解决巷道的变形失稳问题,致使矿山需要经常对巷道进行返修和维护,影响了矿山的正常生产,无形中增加了开采成本并造成重大的经济损失。 本文针对澜沧铅锌矿凝灰岩软岩巷道破坏的具体情况,以1700中段开拓平巷凝灰岩比较集中的部位为研究对象进行如下相关研究： 1、凝灰岩的室内试验研究。通过对凝灰岩进行密度测定、含水率实验、微观结构分析、吸水实验、崩解湿化实验、膨胀实验、蠕变特性研究以及点荷载实验,得出：凝灰岩中含有大量高岭石和蒙脱石等粘土矿物,且易吸水,这种凝灰岩强度低,属于中膨胀性软岩,在干燥和没有水作用的条件下很少发生膨胀和崩解湿化现象；一旦遇水或在潮湿的环境下,其耐崩解能力大幅降低,膨胀性大幅提升,膨胀速度加快,加之气候、温度的干湿循环、冷热循环的影响,进一步加速了凝灰岩软岩巷道的变形破坏。从实验中可以看出,凝灰岩所含的膨胀性微观物质是造成巷道破坏的主要内在因素,水和湿润空气是造成巷道破坏的主要外在因素。 2、结合新奥法理论对澜沧铅锌矿软岩巷道提出锚喷网支护手段,进行了为时两个多月的现场试验,并即时检测,分析实验中的各种影响因素,总体得出较为理想的实验结果。 3、采用ansys有限元模拟软件,对主要支护参数进行优化,这包括断面形式、锚杆布置参数,分析结果得出：采用三心圆拱断面形式,能有效提高围岩开挖后初期稳定性；采用长度为1.8m,半径为2cm,弹模为200GPa的实心超强锚杆,间排距为0.75m×0.75m的布置形式更能减小围岩的后期变形量,提高支护的整体稳定性。