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大红山铜矿喷射混凝土支护质量检测与支护参数优化

潘俊涛  
【摘要】:大红山铜矿作为云铜集团最重要的铜矿基地之一,精矿含铜产量居云铜各矿山之首。近年来,随着开采深度的增加,大红山铜矿每年掘进各类巷道40,000-60,000米,掘进方量46万到72万m3;实施支护的巷道约占巷道总进尺的约70%—80%,大部分为喷射混凝土支护,每年支出的巷道支护费达数千万元。但在大红山铜矿巷道支护的实际工程中,却存在无有效手段检测喷射混凝土支护层质量,以及如何科学合理地确定支护参数的问题。 为此,采用矿山支护所用的河砂、石子、水泥等支护材料,在实验室制作了大量混凝土试样,进行了混凝土配比与强度相关关系的试验;在进行试验的同时,采用点荷载试验法、回弹法和贯入法等几种方法,进行了试样强度检测的试验。此外,还在井下按照不同水泥、砂的配比,通过喷射法制作了多个喷射混凝土大板,然后将这些大板在实验室加工成10×10×10cm的规则试样,进行了试样强度,以及强度检测的试验。在大量试验的基础上,得出结论:贯入法所得数据可靠,方法较为简便,可以广泛用于井下的实际生产中,以检测喷射混凝土质量是否能达到设计要求。通过试验还发现,按照目前所有的水泥和河砂等材料,以及生产中可能的配合比,实际上不能获得强度为C20的喷射混凝土。使用贯入法对部分支护巷道进行喷层强度检测的结果,喷射混凝土的实际强度,在5MPa到15MPa之间,远低于设计值20MPa。 本文还运用FLAC3D软件,模拟了大红山铜矿不同支护条件、不同的喷射混凝土厚度、不同支护强度对二期工程巷道支护效果的影响,分析了巷道周围最大位移和塑性区的分布情况。发现,在大红山铜矿24~40线、58线以西之间岩体稳定性较差、但非破碎带地段的巷道,采用厚度为l00mm的C15强度喷射混凝土支护,已经可以满足支护的需要。 结合试验和数值模拟分析的结果,大红山铜矿井下巷道支护,原来要求采用强度为C20的喷射混凝土,在实际生产中不可能做到;若果改用强度为C15的喷射混凝土,则容易做到,并已可以满足生产需要。


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