[发明专利]一种矿井酸性水环境下的支护方法

说明书

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种矿井酸性水环境下的支护方法，该方法按照下述步骤进行：步骤1：确定抗腐蚀性混凝土中粉煤灰的添加量；步骤2：按照巷道开挖后周围围岩的最大应力计算混凝土衬砌的厚度；步骤3：确定混凝土最小保护层厚度；步骤4：确定混凝土支护厚度；步骤5：确定支护方案，本发明有效地延长了支护体使用寿命，节约了成本，为矿山安全生产提供了技术保障。

技术领域

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种矿井酸性水环境下的支护方法。

背景技术

我国金属矿山中硫化矿床所占比例较大，此类矿山普遍面临着酸性水的危害。矿井酸性水是指PH小于7的矿井水，一般pH在3.0-6.5之间，PH值越小酸性越强。在硫化矿床开采过程中，含硫化物的矿石在空气、水、微生物的作用下，发生风化、浸溶、氧化和水解等一系列的物理化学、生化反应，逐渐形成含硫酸盐和金属离子的酸性水。该水对井下金属材料设备有很强的腐蚀破坏性，存在钢筋混凝土支护体变形严重，开裂脱落，使用寿命短，支护成本高等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题及不足，本发明提供一种矿井酸性水环境下的支护方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矿井酸性水环境下的支护方法，该方法按照下述步骤进行：

步骤1：确定抗腐蚀性混凝土中粉煤灰的添加量，进行抗腐蚀性混凝土强度对比试验，对粉煤灰掺量占胶凝材料总量百分比进行试验，分别测试出在干湿循环加速侵蚀条件下和在自来水条件下28d后的抗腐蚀性能；

步骤2：按照巷道开挖后周围围岩的最大应力计算混凝土衬砌的厚度，混凝土衬砌厚度计算公式如下：

式中：h：混凝土的衬砌厚度，m；r：等效圆半径，m；f_c：混凝土设计强度，MPa；v_k：安全系数，取值范围在1.5-2.4；p：地压计算的最大值，MPa；

步骤3：确定混凝土最小保护层厚度，混凝土最小保护层厚度是指最外层钢筋的外边缘到混凝土表面的距离，且不应小于钢筋的公称直径D。其目的是为了使混凝土结构构件满足耐久性和对受力钢筋有效锚固的要求；

步骤4：确定混凝土支护厚度，根据《有色金属矿山井巷工程设计规范》（GB50915-2013）规定，当巷道采用浇筑混凝土、混凝土块整体支护时，其支护厚度可参照上述规定选取；

步骤5：确定支护方案，根据确定的抗腐蚀性混凝土中粉煤灰的添加量、混凝土衬砌厚度、混凝土最小保护层厚度和混凝土支护厚度参数，结合矿井围岩受力情况，确定采用圆弧拱钢筋混凝土支护方案。

进一步的，所述的步骤1中进行的抗腐蚀性混凝土强度对比试验是对粉煤灰掺量占胶凝材料总量百分比为10%、15%、20%、25%、30%、35%六组数据进行试验。

进一步的，所述的的矿井酸性水的pH值为2.79-3.51。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用对现有的混凝土支护中添加粉煤灰的方法，进行抗腐蚀性混凝土强度对比试验，对粉煤灰掺量占胶凝材料总量百分比为10%、15%、20%、25%、30%、35%六组数据进行试验，分别测试出在干湿循环加速侵蚀条件下和在自来水条件下28d后的抗腐蚀性能，然后确定混凝土衬的厚度，以及确定混凝土最小保护层厚度，确定混凝土支护厚度，采用本发明的支护方法，有效地延长了支护体使用寿命，节约了成本，为矿山安全生产提供了技术保障。

附图说明

图1为采用本发明的巷道支护断面结构示意图。

具体实施方式