三山岛金矿上向进路充填采矿法锚杆支护参数的计算

葛文杰

（长沙有色冶金设计研究院有限公司， 湖南长沙 410011）

三山岛金矿上向进路充填采矿法锚杆支护参数的计算

葛文杰

（长沙有色冶金设计研究院有限公司， 湖南长沙 410011）

三山岛金矿采用机械化上向进路充填采矿法开采，岩体质量等级为Ⅲ级时，采场自身具有一定的稳定性，对采场支护强度要求相对较低，根据矿山现有支护装备技术水平，采场选用管缝式锚杆支护。管缝式锚杆支护参数确定为：Ф16mm钢筋管缝式端部锚固锚杆，锚杆长取1.8m，锚杆间距为1.0～1.2m，锚固力要求大于60kN。

上向进路充填采矿法；三山岛金矿；锚杆支护；支护参数

1 采矿方法简介

三山岛金矿采用进路法开采，进路法的盘区长为100m，高度为40m。一个盘区布置3个分段，分段高度为13～15m，每个分段服务4层进路回采，进路回采高度为3m，进路回采宽度为4m。采场沿矿体走向布置，一步骤进路回采后采用灰砂比1∶16的尾砂浆胶结充填（上部0.4m胶面充填灰砂比1∶6），二步骤进路回采后非胶结充填（上部0.4m胶面充填灰砂比1∶6）。根据岩石力学分级指标对三山岛金矿金矿的岩体稳定性进行分级，其大部分岩体为Ⅲ级，采用进路法开采时，如何确定进路的支护参数是生产实践中遇到的难题。

2 支护参数计算

2.1 计算方法与参数

三山岛金矿机械化上向进路充填采矿法采场岩体质量等级为Ⅲ级，采场自身具有一定的稳定性，对支护强度要求相对较低，根据矿山现有支护装备技术水平，选用管缝式锚杆支护。采场进路断面如图1所示，断面为直墙圆拱，采用全长锚固的管缝式锚杆进行支护，其支护设计采用三铰拱原理计算法。

开采深度研究取H＝400m，采场巷道断面为直墙圆弧拱形，对于Ⅲ级岩体采场，进路跨度B＝4 m，容重γ＝27kN／m3，主要计算参数选取如下：岩石试验抗压强度fv＝106.46MPa；原岩测压系数λ＝υ／（1－υ）＝0.24／（1－0.24）＝0.32；岩石与岩石间摩擦系数f1＝0.3；岩石试验抗剪强度F′υ＝19.41；岩石强度折减系数ξ＝0.7，η＝0.24；安全系数K3＝3（按凿爆法掘进）；预选Ф16mm钢筋，fsv＝274.7MPa。

图1 Ⅲ级岩体采场进路断面

2.2 锚杆穿入长度La

根据原岩应力测量结果，围岩均布压力q＝0.08MPa。

暂时取锚杆的横向间距a＝1.2m，圆弧拱半径：

则锚固的有效厚度L1为：

L2取0.3m，则锚杆穿入长度La为：

取La＝1.8m。

2.3 锚杆悬吊能力验算

间距a＝1.2m时所需的锚固力：

管缝式锚杆的锚固力一般为60～80kN，小于P0值，说明a取1.2m偏大。

取a＝1.0m，按上述步骤重新计算得：sinβ＝0.421，L1＝0.789m，La＝1.634m。则：

因此，就Ⅲ级岩体锚固力而言，a取1.0m是安全的。

2.4 危险断面验算

验算两锚杆之间的斜面：

另一危险剪切面是从巷道一侧角隅到有效锚厚的上曲面与巷道另一侧壁延线的交点，则：

锚杆为直径16mm的钢筋，A＝2.01×10－4m2。

验算结果证明所取危险断面是安全的。

3 结 语

三山岛金矿的Ⅲ级岩体采用进路法开采的采场选用管缝式锚杆支护参数确定为：Ф16mm钢筋管缝式端部锚固锚杆，锚杆长取1.8m，锚杆间距为1.0～1.2m，锚固力要求大于60kN，计算结果为采矿设计提供了合理的技术支撑，应用效果好。

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2012－01－19）

葛文杰（1979－），男，山西垣曲人，硕士研究生，工程师，从事矿山工程设计与研究工作，Email：342097076＠qq.com。