加拿大地下矿山聚合物喷层支护方法的研究概况(一)

用聚合物喷层支护法部分或全部取代传统的岩层支护方法已日益引起加拿大采矿界的关注。从聚合物化学制品到水基胶结材料 ,已开发出种类繁多的喷层材料并在地下采矿工业中得到广泛应用。经过近 10年的开发 ,有关此类表面支护介质的性能得到了以下几点共识 :大范围的健康和安全评价表明 ,大多数材料在地下使用是安全可行的 ;它们具有岩层支护的巨大潜力 ,相当或大于传统支护方法的支护能力 ,如 ,锚杆 -金属网或喷射混凝土法的支护能力 ;它可迅速发挥效能和几乎立即产生支护能力 ,可为地下矿山业主提供可观的生产和成本效益。本文将评述加拿大采矿业当前可以利用的各种喷射支护材料及其开发历程 ,并将概述其支护、健康和安全、生产和成本效益等方面的问题     

弱胶结巷道新型聚合物喷层材料及其喷射支护技术研究

普通喷射混凝土支护技术存在喷射物料回弹率高、施工粉尘质量浓度大、喷层强度不均一等缺点,难以满足弱胶结软岩矿井高效生产要求。本文通过理论力学分析影响软岩巷道喷层支护性能的关键因素——黏结性、强度和延展性,并以普通喷射混凝土材料为基础,通过室内材料配比试验优化聚合物胶粉、抗裂短纤维、有机乳液等组分的掺量,确定新型聚合物喷层材料配比和力学性能;结合煤矿巷道等狭小地下空间喷射施工要求,对喷射系统(螺杆泵的动力源、喷射枪结构和搅拌进料系统)进行改造,构建满足煤矿巷道安全高效生产要求的新型聚合物喷层支护施工工艺。通过红庆梁煤矿井下100 m巷道支护对比试验发现:试验巷道施工半年后,在传统混凝土喷层支护下,含水段巷道表面完整性差,部分区域出现裂纹和渗水现象;而在新型聚合物喷层支护下,巷道表面完整较好,无裂纹和渗水现象,锚杆锚索受力也更小,说明新型聚合物喷层更有利于保障巷道围岩和支护结构的稳定性,更适合应用于西部弱胶结软岩巷道支护。     

矿山新型聚合物薄喷层潜在支护功能验证

金属矿山地下开采作业中,聚合物薄喷层支护是一项先进、方便、快速、高效的新型面积支护形式;支护材料在岩层屈服断裂前和断裂后的控制中,可提供巨大固结岩层的能力,对矿岩有着潜在支护能力。通过有无喷涂层试样的单轴抗压强度试验和薄喷层围岩恢复加固效果试验,对聚合物薄喷层的潜在支护性能进行检验和论证,为解决软岩巷道的支护问题所提出的新方法提供了科学依据。     

煤矿巷道绿色喷射封闭支护技术研究

在传统的喷射混凝土材料中,加入聚合物胶粉、抗裂短纤维、有机乳液等成分,研发了新型聚合物喷层,其力学性能明显优于传统的混凝土喷层,并对螺杆泵的动力源、喷射抢和搅拌进料系统进行改进,形成满足煤矿巷道等狭小地下空间工程施工要求的新型喷射机具。通过地面喷射试验和地下巷道喷射工业性试验,形成了新型聚合物喷层支护技术,具有喷射物料回弹率低、喷枪雾化效果好、粉尘污染程度小和喷层力学性能稳定等优点。     

巷道临时支护的喷射混凝土设计

通过对喷射混凝土支护作用的分析,结合实践,总结了各类岩层开挖时,用喷射混凝土进行临时支护的设计经验,并分析了确定超限岩层和膨胀岩层支护喷层厚度的理论设计方法.     

地下硬岩矿山用Tekflex替代喷锚网

鹰桥（Falconbridge)公司是加拿大安大略省萨德伯里地区的一家重要的贱金属生产企业，该公司认识到需要寻找一种既安全又经济的方法，取代过去在地下镍矿开采过程中经常用于松散岩层支护的焊接钢筋网。该公司进行了系统研究，设想用喷射衬里替代筛网，用这种衬里的强度特性证明了它是一种安全，经济和适当的岩石支护方法，该公司研制出了成型压块，液压混合和喷射设备，并已在其弗雷泽矿投,冲证明Tekflex取代了钢筋网，并于1998年11月投入使用。     

加拿大地下矿山聚合物喷层支护方法的研究概况(二)

3　操作和成本效益工业规模试验也表明 ,作为一种快速方便的方法 ,聚合物喷层作为普通快速采掘过程中要求的短期支护手段具有很大益处(Ｅｓｐｌｅｙ Ｂｏｕｄｒｅａｕ ,1 999)。这种共同的一致看法系源于聚合物喷层的潜力在于通过提高支护循环效率 ,可提高掘进和采矿生产率 ,缩短采矿循环时间 ,由于减少支护作业的工伤事故 ,而增强矿山作业安全。在考虑支护成本和经济效益时 ,重要的问题在于检验实现支护系统所需的基本投资、直接生产成本(包括材料和人工 )以及完成支护活动所需的其他费用 (如 ,材料输送和设备维护 )。当确定各种系统的岩层…     

地下硬岩矿山用Tekflex替代喷锚网

鹰桥 (Falconbridge)公司是加拿大安大略省萨德伯里地区的一家重要的贱金属生产企业。该公司认识到需要寻找一种既安全又经济的方法 ,取代过去在地下镍矿开采过程中经常用于松散岩层支护的焊接钢筋网。该公司进行了系统研究 ,设想用喷射衬里替代筛网 ,用这种衬里的强度特性证明了它是一种安全、经济和适当的岩石支护方法。该公司研制出了成型压块、液压混合和喷射设备 ,并已在其弗雷泽矿投入使用。实践证明Tekflex取代了钢筋网 ,并于 1 998年 1 1月投入使用     

煤矿巷道喷涂柔膜技术及适用性

结合锚杆支护中常规金属网、喷射混凝土护表存在的问题,提出喷涂柔膜技术(简称喷膜).总结了喷膜技术的发展过程和国内外研究现状.开展了喷膜在不同养护期的拉伸性能测试,分析了材料的拉伸应力-应变关系,揭示了喷膜材料承载响应快、变形能力大的力学特性,进而确定了一种适用于煤矿巷道的非反应型聚合物水泥基喷膜材料.通过直接拉拔法,测...     

岩层支护新材料──快速作用的喷射衬砌

在地下矿山开挖中采取了多种多样的岩体表面支护方法。这些方法包括加或不加金属网或加背板的锚杆支护和喷射混凝土支护。为了在某种情况下提供锚网和喷射混凝土这两类表面支护的适当替代物，已开始开发矿山井巷帮壁支护新型喷射材料的研究。作为这项研究的一部分，加拿大采矿工业研究机构开发了叫做Mineguard的新材料，这是一种向岩体表面联合喷射两种液体化学制品在几秒钟内可凝固生成聚氨脂的致密薄膜。这种材料能够牢固地粘附在各种整体和破碎岩体的表面。形成的这个表层能够抗环境和采矿过程引起的磨损。从Mineguard材料生产了两种矿…     

关于减薄喷射混凝土支护厚度的探讨

本文在分析喷射混凝土支护现状的基础上，对喷射混凝土支护的设计强度、支护效果与其他支护形式进行了对比分析，重点试验研究了减薄（增大）喷层厚度出现的问题，提出了提高支护强度是减薄喷层厚度的有效方法，并在工程中应用，取得了良好的技术经济效果     

超欠挖状态下支护结构的力学特性研究

在传统的喷射混凝土支护结构设计中,通常假设支护结构层是一个薄壁等厚层。钻爆法开挖的隧道围岩表面由于受爆破的影响存在不同程度的超欠挖,导致初期支护喷射混凝土结构层厚度不均匀。充分考虑超欠挖情况下隧道围岩表面的不平整性,根据喷射混凝土支护厚度将支护后的隧道表面不规则形状依据实际喷层情况归结为未完全填充、局部填充和完全填充三类。基于弹性力学厚壁圆筒理论,建立了单一喷射混凝土支护结构和喷射混凝土+钢格栅联合支护结构的等效刚度与最大支护力的理论公式。基于上述原理,结合收敛-约束法对某隧道开挖工程的稳定性进行了分析,得到了隧道支护结构的安全系数。结果表明,所提出的方法对超欠挖隧道的稳定性分析具有较好的适用性,验证了该方法的可行性。     

关于减薄喷射混凝土支护厚度的探讨

本文在分析喷射混凝土支现状的基础上，对喷射混凝土支护的设计强度，支护效果与其他支护形式进行了对比分析，重点试验研究了减薄喷层厚度出现的问题，提出了提高支护强度是减薄层厚度的有效方法，并在工程中应用，取得了良好的技术经济效果。     

易爆岩层中的平巷支护

在加拿大萨德伯里的劳伦琴大学地质力学研究中心已承担了适用于控制岩爆破坏的支护设计的５年研究计划，对加拿大硬岩矿山中的岩爆破坏机理进行了评述，并提出了支护设计方法，。在支护系统的第一构件都实现补强，支撑和维护和功能。阐述了抗爆支护系统中构件的预期的载荷－位移特性，而且提出了适用于从轻微到严重的一系列岩爆条件的推荐的支护系统。支护系统可以设计为：（ａ）防止触发岩层崩落或岩爆；（ｂ）变形以便容纳岩爆引起     

依靠科技 加强管理 大力发展煤巷锚杆支护

平煤集团公司自１９９２年起，坚持推广应用锚杆支护技术，研究发展适合各种地质条件的锚杆，锚网，锚网梁，锚网喷多种支护形式，在安全生产，节约支护材料费用，促进高产高铲等方面取得了显著的效益。     

极复杂周边环境的深基坑支护设计与施工

针对武汉市第一医院科教楼基坑极为复杂的周边环境,采用桩锚支护、土钉墙挂网喷砼支护、喷锚支护的联合支护方案和信息法施工,保证了基坑和周边建筑物及地下管线的安全,降低了工程成本,缩短了工期,取得了很好的经济效益和社会效益.     

软岩巷道新型柔性喷层材料配比及力学性能试验研究

普通混凝土喷层具有强度低、延展性能差等缺点,难以与锚杆支护相耦合共同维持软岩巷道围岩的稳定,文章以普通喷层材料为基础进行了材料配比试验,分别优化了新型柔性喷层材料的灰砂比、聚合物胶粉掺量、聚丙烯纤维掺量、有机乳液掺量,其配比为:灰砂比为1/2,5044n胶粉掺量为1. 5%,PP纤维掺量为0. 15%,PS乳液为20%,降低了巷道喷层的厚度,减少巷道施工及支护成本,通过地面喷射试验可知,新型柔性喷层材料具有回弹率低,硬化速度快,抗裂性能好等优点,能够满足软岩巷道大变形支护要求。     

低热值煤粉煤灰用于井下巷道锚喷支护的试验研究

介绍了淮南新集电厂低热值煤粉煤灰基本性质，对该种粉煤灰混凝土的抗压强度，抗剪强度和变形特性等力学性能进行了试验研究。试验研究表明，该粉煤灰用于井下巷道喷支护是可行的；用它作为喷射混凝土配料替代部分水泥和砂，不仅节约材料，降低支护成本，而且可变废为宝，具有良好的经济，社会，生态和环境效益。     

锚网喷索联合支护在"以煤代岩"巷道中的应用

生产准备巷道在煤层中掘进代替在岩层中施工——"以煤代岩"技术,采用锚网喷和锚索联合支护,保证了支护强度,加快了施工进度,降低了施工成本和劳动强度,并且减少了资源浪费,是目前矿井资源开发和利用的发展方向。     

有岩爆倾向岩层中的巷道支护

加拿大萨德伯里劳伦蒂安大学地质力学研究中心，已在进行一项控制岩爆破坏的支护设计的5年研究项目。研究内容包括：评价世界范围内有岩爆倾向的岩层支护实践；不同类型的锚杆原地拔出试验和不同支护系统的现场试验；钢丝网、喷射混凝土和连接件承载变形的实验室试验；喷射混凝土和钢丝网支护区上的大规模冲击试验；在实际岩爆条件下的支护性能和岩体破坏的经验数据库；确定爆源等级与距离、最初的开挖条件之间的关系，预测支护性能；开发以计算机辅助设计为基础的称之为讪VVMVPoVer切的自动地设计工具。下面对上述研究项目的研究成果作…