贵州锦丰金矿 地下矿山围岩控制

1、地下矿山围岩控制、顶板管理 贵州锦丰矿业有限公司围岩、顶板管理安全技术措施辨识分级质量标准质量控制监测跟踪作业程序地质构造及岩体特性地应力、冒顶、辨识不稳定岩体施工工艺与支护设计质量标准及控制安全管理措施持续性改进地下矿山围岩控制锦丰岩体特性地层构造： 褶皱和断裂极其发育，主要矿体受断裂带控制，矿区内大断层F2、F3、F6为主要控矿构造带。矿体顶底板围岩破碎，稳定性较差。地层岩性较复杂： 矿体及顶底板围岩以薄至中厚层砂岩与薄层粘土岩为主，地质构造发育，风化作用强烈，粘土岩软弱层及断裂破碎带影响岩体稳定，易发生垮塌，属工程地质条件中等的半坚硬软弱层状碎屑岩类矿床锦丰岩体特性锦丰岩体特性向东看锦丰

2、岩体特性锦丰岩体特性水文地质概况 矿区位于北盘江与洛帆河分水岭地带，矿体赋存于三叠系碎屑岩弱含水岩组之中，且由于粘土岩发育，质软度低，遇水易软化，且破碎带蚀变严重，因此断裂构造均被泥质、方解石或石英完全充填胶结，张口裂隙极少，均为阻水断层，对矿床充水影响甚微。 大气降雨垂直入渗补给是唯一的地下水补给来源，矿区水文地质条件简单。锦丰岩体特性岩体破碎，强度低，节理裂隙发育遇水易泥化易风化锦丰岩体特性1.矿岩结构面发育，每条测线至少发育有3组以上的优势结构面，严重破坏了岩体的完整性。2. 矿体由断裂带控制，且受多期地质构造作用，矿体及围岩破碎，断裂构造、层理及节理裂隙发育。3.矿体及围岩主要岩性为砂

3、岩和粘土岩，其中砂岩强度较高，粘土岩强度较差，且极易风化，遇水易崩解.430mRL采场节理等密度图 主下斜1#测线节理等密度图 锦丰岩体特性贵州锦丰金矿工程地质条件复杂，由三类岩组构成松散岩组 砂岩夹粘土岩半坚硬软弱岩组 粘土岩夹砂岩半坚硬软弱岩组 锦丰岩体特性岩石分级结果Classification Result Q系统分级结果Q System Result岩性Lithology砂岩Sandstone砂岩夹粘土岩粘土岩夹砂岩粘土岩claystoneQ9.182.821.670.79评级classification质量描述中等差差差RMR系统分级结果RMR System Result岩性Lit

4、hology砂岩Sandstone砂岩夹粘土岩粘土岩夹砂岩粘土岩claystoneRMR50353530评级质量描述Describe中等Fair差poor差poor差poor锦丰岩体特性250 脉外运输道锦丰岩体特性锦丰岩体特性锦丰岩体特性锦丰岩体特性锦丰岩体特性锦丰岩体特性1、锦丰金矿矿体由断裂带控制，且受多期地质构造作用，矿体及围岩破碎，断裂构造、层理及节理裂隙发育。2、砂岩质量相对较强，粘土岩质量相对较差。3、砂岩岩体质量为级，岩体质量中等；砂岩夹粘土岩、粘土岩夹砂岩、粘土岩岩体质量级，岩体质量差。4、砂岩夹粘土岩、粘土岩夹砂岩、粘土岩极易风化或遇水崩解泥化。 影响巷道稳定性的因素岩体特

5、性侧帮易滑落岩体重力作用下易冒落岩体良好岩体厚层状岩体 (0-1 组节理)一般岩体节理岩体 (1-2 组节理)不良岩体节理岩体(3 组以上节理) 节理数量锦丰岩体地应力原位垂直应力测量值随深度的变化图(Brady & Brown 2004)地应力地下随深度水平应力与垂直应力比例变化图(Brady & Brown 2004)掘进前，初始地应力通过岩体传递当掘进时，会出现什么情况呢?vh垂直地应力来自于岩体自重，因此随深度的增加而增加水平应力主要由地质构造运动产生地应力掘进前 爆破震动产生的松动圈 爆破后，地应力沿着围岩传递释放，导致岩体开始松动，巷道拱脚和底脚的应力随之增加根据经验，巷道顶部的最

6、大松动圈是巷道跨度的1/3，对于主下斜（ 5m x 5m）松动圈是顶板以上1.7m。 都是可能会变化的！hv地应力掘进后当掘进时，会出现什么情况呢?支护后巷道规格锚杆长度松动圈5m x 5.5m2.4m 锚杆1.7m 深3.5m x 3.5m1.8m 锚杆1.2m 深支护遏制了岩体的移动，形成了一个穿过松动圈的支撑梁所用锚杆必须足够长以支护松动圈地应力当掘进时，会出现什么情况呢?巷道跨度 跨度对巷道稳定性影响非常显著泥 非常光滑，非常弱，遇水膨化岩层局部的小构造，如褶曲、扭曲、断裂等，爆破质量影响稳定性的其他因素锦丰岩体特性冒顶的定义未能控制的任何规模的岩体冒落冒顶2010年5月1日 370W

7、2 澳大利亚工程地质项目中心，为消除澳大利亚矿山的冒顶引起的事故，通过调查分析：重要发现：绝大多数冒顶发生在距离工作面10m以内的范围40% 的冒顶引起的伤害事故源自于工作面或者侧帮巷道岔口处发生冒顶的规模更大、频率更高引起事故的冒顶中，90%的冒落物不大于1吨；不良岩体或碎块状岩体内掘进冒顶引起的伤害风险最高冒顶锦丰金矿潜在的岩体冒落风险由于岩层局部构造引起的垮落辨识不稳定岩体锦丰金矿潜在的岩体冒落风险破碎岩体中顶、帮稳定性极差引起的大面积冒顶辨识不稳定岩体锦丰金矿潜在的岩体冒落风险层理发育的泥岩、砂岩，在爆破作用下稳定性降低，加上不及时支护，造成顶板的冒落辨识不稳定岩体锦丰金矿潜在的岩体冒

8、落风险层理发育的泥岩、砂岩，在爆破作用下更为松散，如不及时支护，易形成最终的冒落。辨识不稳定岩体锦丰金矿潜在的岩体冒落风险构造带附近的巷道，冒落风险较高辨识不稳定岩体楔形体楔形体或块状岩体是由岩层层理和节理相交形成块状岩体的稳定性取决于结构面的角度，以及结构面的光滑程度辨识不稳定岩体250E1-1-R1楔形体辨识不稳定岩体楔形体受爆破及地应力作用，楔形体经过一段时间后会松动脱落当巷道跨度增大，包括地质师等都很难判断岩体小块岩体的冒落有可能导致岩体的大规模冒落辨识不稳定岩体支护手段与设计纤维湿喷，单轴抗压强度：30MPa树脂锚杆，拉拔力：20t管缝锚杆，拉拔力：6-7.5t长锚索，单根拉拔力25

9、t支护手段与设计喷射混凝土的作用 混凝土填充各种裂缝、裂隙、节理，从而加固岩体 。 通过把松散体粘接在岩体上而起到支护松散体、防止松散体脱落的作用。 在差的围岩条件下，喷浆可阻止岩块掉落、位移以及由此引发的岩体质量进一步恶化 作为坚固的拱形结构以支护岩体支护手段与设计混凝土填充各种裂缝、裂隙、节理，从而加固岩体 。通过填充岩体表面的裂隙，起到楔子作用，阻止岩块的位移及掉落加固&强化岩体-使岩体承担荷载/应力支护手段与设计岩体行为的基本解释 岩块沿结构面发生位移是岩体转移诱发荷载的结果支护手段与设计喷射混凝土减少锚杆安装期间岩块掉落支护手段与设计喷射混凝土支护锚杆间松散岩块支护手段与设计喷射混凝

10、土协助锚杆支护松散岩块 支护手段与设计喷射混凝土协助锚杆支护松散岩块 当喷射混凝土成拱形时，它有助于岩体自身的支撑能力；此外，通过把松散体粘接在一起，重力被转移到围岩上，这样就可阻止小岩块掉落这样还可预防岩体的进一步恶化，因为喷射混凝土使岩体免遭风、水、设备等的损害。支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计锦丰地下矿于2007年开始掘进斜坡道，采用管缝式锚杆（2.4米）钢网进行支护，没有喷浆。主斜坡道支护后经过一段时间（一至两年），顶板岩体受风化作业及地下水的侵蚀，慢

11、慢开裂，并开始掉落。稍大的岩块掉落到钢网上，被钢网兜住。部分较小碎石透过钢网掉落到斜坡道底板上，严重影响到作业人员及设备安全，同时对生产造成很大的干扰。为此， 锦丰地下矿2009年月引进了湿喷混凝土 支护技术。并于2009年停产3个月，将所有没有喷浆的斜坡全部补喷，一举解决了管缝式锚杆钢网支护遗留的问题。从锦丰7年多的湿喷经验来看，湿喷已经成为锦丰地下矿不可或缺的围岩支护手段。喷锚支护是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用（根据地质情况也可分别单独采用）加固岩层。 喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系，防止岩体松动、分离。 喷射混凝土在洞室开挖后， 支护及时，与

12、围岩密贴，柔性好，有良好的物理力学性能。它能侵入围岩裂隙，封闭节理，加固结构面和层面，提高围岩的整体性和自承能力，抑制变形的发展。在支护与围岩的共同工作中，有效地控制和调整围岩应力的重分布，避免围岩松动和坍塌，加强围岩的稳定性。它不像传统的模筑混凝土衬砌那样，只是在洞室开挖后被动地承受围岩压力，而是主动地加固围岩。支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计支护手段与设计长锚索支护设计标准的锚杆布置标准的锚杆布置是基于理想岩体形状

13、和典型地压条件事实上，每根锚杆都需要根据现场情况作具体的调节锚杆是否安装到了合适的位置?锚杆的角度是否合适?是否需要补加锚杆?支护标准支护手段湿喷混凝土树脂锚杆管缝锚杆钢网长锚索支护质量控制不正确的支护安装方法等同于不支护严格控制水灰比 0.42喷浆前要用高压水清洗工作面喷浆速凝剂 6%8%喷浆过程中要注意控制回弹喷浆厚度不小于75mm2小时强度不低于1Mpa，28天强度不低于30Mpa。支护质量控制湿喷混凝土测坍落度测早期强度早期强度分析80preparationfeedingspraying支护质量控制喷浆纤维添加比为6kg/m喷浆料，能量吸收值RDP40在 300J以上喷浆体 2h抗压强

14、度0.6-1Mpa, 28天抗压强度可达30MPA。与北京科技大学合作，通过前期试验及论证，建立了井下喷浆支护质量标准QAQC及操作程序。优化骨料粒径，保证喷浆体表面平整。喷浆能力100m3/d.通过经济能力指数模型优化参数, 控制配合比, UCS 高于 30Mpa/28d, 喷射厚度 75mm.支护质量控制支护质量控制树脂锚杆 用于巷道顶板支护 严格控制树脂搅拌时间 20-30s 孔深不得大于2300mm 严格控制安装间距1.2m 树脂锚杆螺母拧不紧时，应补打管缝锚杆抗拉拔力不小于150KN（15吨）树脂锚杆参数D= 25mm 镀锌实心螺纹钢L= 2.4mMaterial HRB335树脂锚

15、固剂D= 28mmL= 4500mmT= 30-40sF 200KN树脂锚杆参数D= 25mm 镀锌实心螺纹钢L= 2.4mMaterial HRB335树脂锚固剂D= 28mmL= 4500mmT= 30-40sF 200KNDrillingSent resin capsuleSpin the boltSmooth surface支护质量控制支护质量控制树脂锚杆抗拉强度检测date position pull test result(kN)CommentCompleted byT1(KN )T2(kN)T3(KN )Average(KN)3/8/2013270W FWD 153.20 151

16、.80 146.30 150.40 facility failure Guoyuan Li & Yanpei Wu5/26/2013350E 181.30 183.00 180.60 181.63 stableJack ,Xingen & Guoyuan6/26/2013490W exhaust access 183.30 182.00 181.60 182.30 stableJack & Xingen7/13/2013490W exhaust access 182.40 181.30 180.90 181.53 stableGuoyuan Li8/2/2013330E#2 183.40 18

17、2.60 182.90 182.97 stableJack8/26/2013550main decline 181.40 162.60 153.60 165.87 stableJack& Guoyuan Li11/8/2013250E2# 185.00 182.60 181.90 183.17 stableJiangang & Gao xidong1/7/2014330E1# 182.00 179.60 180.50 180.70 stableJiangang & Gao xidong2/15/2014205W2# 181.60 178.50 182.10 180.73 stableGuoyu

18、an2/20/2014250EW1# 183.00 175.60 180.20 179.60 stableGuoyuan2/5/2015205W2# 90.60 150.30 149.30 130.07 ZLJ7/25/2015MD480-500 165.30 96.60 170.80 144.23 ZLJ8/13/2015MD480-500 35.70 163.90 170.10 123.23 ZHX8/13/2015MD480-500 176.00 172.40 178.10 175.50 ZHX8/13/2015MD480-500 172.20 172.20 ZHX8/16/2015MD

19、480-500 189.60 155.00 172.30 ZHX8/18/2015MD480-500 154.50 155.00 155.40 154.97 ZHX8/18/2015MD480-500 154.20 156.40 154.80 155.13 ZHX8/18/2015MD480-500 153.80 152.10 136.00 147.30 ZHX8/18/2015MD480-500 157.10 157.10 ZHX9/26/2015290FWD-W 196.20 184.05 190.13 stableZLJWGL2/22/2016205E1#顶板 178.52 183.91

20、 180.32 180.92 stableZHXWGL3/23/2016470 Incline back 190.93 186.15 200.50 192.53 stableZLJWGL7/10/2016490E1# cross-cut 185.86 201.26 200.75 195.96 stableYSJKYWGL7/10/2016490E1# cross-cut 211.90 202.83 207.37 stableYSJKYWGL采用43mm的钎头锚杆角度应尽可能垂直于巷道表面喷浆未凝固前，不宜安装锚杆抗拉拔力不小于60KN（6吨）支护质量控制管缝锚杆抗拉拔力测试支护质量控制支护质量

21、控制金属管缝式锚杆抗拉强度检测不同直径钻头安装管缝式锚杆抗拉拔力对比汇总日期地点T1(KN)T2(KN)T3(KN)平均(KN)设计值(KN)钻头直径备注1/29/2015290FWD E47.9123.2102.8 91.30 60.00 45mm 2/3/2015205W1#37.676.7 57.15 60.00 45mm 4/23/2015230FWD W70.480.7 75.55 60.00 45mm 4/28/2015123.470.8 97.10 60.00 45mm 5/22/2015390W2#84 84.00 60.00 45mm 5/29/2015290FWD_W 48

22、.822.945.2 38.97 60.00 45mm 9/24/2015390W2#33.6539.7853.58 42.34 60.00 45mm 捷盛锚杆试用9/25/2015350E2#75.8881.6571.14 76.22 60.00 43mm捷盛锚杆试用3/24/2015230FWD W86.161.481.4 76.30 60.00 43mm6/25/2015480mRL ventilation acess 88.17046 68.03 60.00 43mm7/2/2015350E#3 71.261.5 66.35 60.00 43mm7/20/2015DC cuddy of 205 main decline 78.669.972.4 73.63 60.00 43mm10/26/2015350E#282.6577.6785.63 81.98 60.00 43mm山东同瑞搭接长度 + 300mm在钢网中心大概1m的位置安装锚杆钢网须紧贴岩面支护质量控制高质量的钢网安装低质量的钢网安装钢