大冶铁矿矿岩接触带玻璃钢锚杆支护研究

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1、大冶铁矿矿岩接触带玻璃钢锚杆支护研究第1章绪论1.1研究背景大冶铁矿矿体呈急倾斜，主要采用的采矿方法是无底柱分段崩落法，允许顶板冒顶，但在进行巷道掘进期间遇断层破碎带、闪长岩蚀变强烈地带及岩溶发育地段、矿岩接触带为防止冒顶片帮，需及时进行支护。大冶铁矿采准切割工程量大，巷道多通过矿岩接触带、围岩松软破碎带，矿岩接触带主要呈现粉矿和闪长岩交界及闪长岩和磁铁矿交界两种形式，粉矿地带矿石结构松散，密度小，含硫高，稳固性较差，闪长岩中节理裂隙极为发育，岩体被节理裂隙分割成碎块状，由于构造及风化作用，岩体较破碎，整体性差，在巷道掘进及回采过程中，极易产生冒落，

2、接触带处围岩松软破碎，出现明显的裂缝和变形。另外，一些靠近闪长岩、大理岩接触界面或构造破碎带附近的矿体，节理裂隙极为发育，矿石结构松软破碎，强度较低，以碎裂结构或散体结构为主，围岩等级属于Ⅳ级岩体，稳固性较差，开采过程中必须随掘进立即进行支护。锚杆支护作为一种有效的支护手段，广泛应用于金属矿山采准巷道、回采巷道、硐室等井下工程支护[1]。因此，大冶铁矿矿岩接触带巷道围岩极其松软破碎，稳定性差，巷道垮冒严重，需研究一种适用于大冶铁矿矿岩条件的锚杆支护方案和矿岩接触带巷道的支护参数，协调控制围岩变形，维护巷道的稳定性，保证采矿相关作业的安全。同时，研究的

3、玻璃钢锚杆支护方案和支护参数可为类似地质条件的矿山提供借鉴。..1.2国内外研究现状随着井下支护材料和支护技术的发展，锚杆相比U型钢、挡墙等其他支护方式具有价格低廉、安装方便、支护及时、及提高、充分发挥围岩强度进行主动支护等优势，锚杆支护已经成为硐室、采准巷道、回采巷道等井下工程的主要支护手段[2]。目前，一些国内外矿山，随着开采范围的不断扩大，地下开采的岩体条件变得越来越复杂，如矿岩接触带岩体松软破碎、深部高应力岩体破碎等，这些不利的岩体条件经常造成巷道垮冒，严重影响了矿石的开采[3]。而目前的锚杆支护理论和技术已经不能适用于所有矿山井下支护工程，

4、必须从巷道围岩的特性、变形破坏机理出发，进行围岩分类，针对不同的围岩条件研究不同的支护方案和支护参数，从支护材料、支护方案、支护参数设计和优化等多环节、多阶段开展巷道支护研究，并在支护实践过程中发展指导工程实际的支护理论[4]。..第2章矿岩接触带巷道破坏机理及支护对策研究2.1大冶铁矿矿岩接触带地质特征大冶铁矿矿体主要是赋存在铁山岩体南缘接触带上，但也常见矿体的北端插入内接触带的闪长岩中，在靠近大理岩一侧，有时也可见到有矿体的短小分枝插入大理岩。总之，矿体的赋存位置和产状主要是受接触带和穿过接触带的、成矿前产生的构造破碎带、裂隙带、断裂带的联合控制

5、，而接触带的产状又受经过后期的NNE向构造迭加、改造过的龙洞~狮子山倒转背斜的制约。沿垂直方向，接触带产状由于受该倒转背斜的影响，靠闪长岩一侧，常形成一些宽窄和深浅都不相同的凹斗，靠大理岩一侧，则形成一些向北伸入到闪长岩体内的椭球形矿体。沿闪长岩一侧的大小和深浅不等的凹斗，为矿体赋存的有利场所。矿区六大主矿体，单个矿体的走向长度均达430~920m，沿倾斜长60~670m，一般为100~300m，厚10~180m，一般为30~100m。六个主要矿体赋存标高范围为226m~444m。夹石种类以矽卡岩为主，次为闪长岩、大理岩等，夹石率一般＜5%。矿体的近

6、矿围岩蚀变主要有钠长石化、矽卡岩化、金云母化、绿泥石化、高岭石化、碳酸盐化等等。矿床主要属于岩浆期后热液接触交代型（矽卡岩型）矿床。铁山六大矿体赋存情况如表2.1所示。根据表2.1，大冶铁矿矿体主要与大理岩和闪长岩以及矽卡岩相接触，矿岩接触带巷道顶底板围岩主要有矽卡岩、大理岩、含白云质大理岩及矽卡岩化闪长岩等，矿体的底板围岩主要有矽卡岩、矽卡岩化闪长岩和黑云母辉石闪长岩。闪长岩类岩石，包括一般蚀变闪长岩、碳酸盐化闪长岩、一般蚀变辉石闪长岩等。总的来说，这类岩石是坚固的，但是风化变质后的闪长岩稳固性较差。大理岩类岩石包括大理岩、白云质大理岩、矽卡岩化大

7、理岩及含铜大理岩等，此类岩石一般呈致密块状，节理裂隙通常情况下较为发育，这类岩石属中等稳固岩石。2.2矿岩接触带巷道围岩变形特性数值模拟采用数值模拟软件FLAC3D分析矿岩接触带巷道开挖后的矿体、岩体及接触带围岩的应力、位移及变形特征及区别，为矿岩接触带巷道破坏机理分析及支护方案设计提供依据。数值模拟模型选取大冶铁矿尖林山-90m水平2#平巷粉矿和闪长岩接触带巷道，巷道为三心拱形，断面尺寸为3.6m3.2m。根据圣维南理论，创建模型大小为长宽高为30m20m30m，总共划分7104个单元，7701个节点，数值模型如图2.2所示。模型仅考虑自重应力的影

8、响，忽略构造应力，即模型中各点竖直方向上的应力等于地表到该点上覆岩层的重量，水平方向上的应力按泊松效应计算。