王衍海， 王 方， 唐鸣东， 史秀志， 喻 智

(1.中南大学 资源与安全工程学院,湖南 长沙410083； 2.长沙矿山研究院有限责任公司,湖南 长沙410012)

破碎采场赋存条件复杂,矿体形态不规则,围岩稳定性差,不当的开采易导致采场顶板失稳破坏,同时采场作业的扰动易引发周边采场顶板大规模垮塌,出现安全事故。 为保证人员在破碎采场内正常作业,需在破碎采场构筑人工假顶。

人工假顶骨架是承重的关键,目前假顶设计中多采用全钢筋骨架,文献［1］曾提出使用既可保证其抗拉性能又能减少成本的竹筋替代部分钢筋的配筋方式。 关于竹筋作为骨架结构的研究很多［2-5］,但大都停留在现场经验探讨或简单力学性能研究上,对于竹筋替代钢筋的可行性和具体替代效果并没有明确的分析结果或结论,致使方案设计时无法科学合理地设计、分配竹筋。

首层充填厚度,即人工假顶的高度是人工假顶设计的重要参数,其设计效果需同时满足强度高、稳定性好与经济性佳的要求［6-7］。 本文从竹筋与钢筋材料特性出发,首先分析了竹筋替代钢筋作为人工假顶骨架的可行性,随后运用简支梁理论与数值模拟方法分析了竹筋-钢筋人工假顶骨架的受力行为、破坏方式、合理配筋方式和设计方案。 经相互验证,最终优选出了合理的竹筋-钢筋配筋方式与最优首层充填厚度,并将其应用于凡口铅锌矿Shd-200m 试验采场。

1 人工假顶首层充填厚度研究

1.1 竹筋替代钢筋可行性研究

人工假顶需要骨架材料具有足够高的抗拉强度,文献［2］指出竹制品抗拉强度较大,约为钢材抗拉强度的1/2,同时竹制品具有强重比大于钢材、可塑性好、成本低、易获得等优点。……