礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖控制技術(shù)分析

胡凱凱

摘要：本文針對(duì)深部大斷面破碎圍巖硐室出現(xiàn)的變形較大和支護(hù)不便等問(wèn)題進(jìn)行全面的分析，分析硐室圍巖變形的特征和原理，確定圍巖支護(hù)的原則，結(jié)合實(shí)際的案例來(lái)提出合理的支護(hù)方案，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)來(lái)提出相應(yīng)的措施，更好地滿(mǎn)足硐室正常的使用需要。

關(guān)鍵詞：礦建工程;破碎圍巖;硐室圍巖;控制技術(shù)

最近幾年來(lái)，我國(guó)煤炭資源開(kāi)采的強(qiáng)度正變得越來(lái)越大。但是一些埋葬的較深和存儲(chǔ)條件較好的資源已經(jīng)接近枯竭。隨著煤礦開(kāi)采不斷加深，深度硐窒圍巖應(yīng)力也會(huì)變得較大，且內(nèi)部變形嚴(yán)重。本文通過(guò)引入某礦盤(pán)區(qū)的實(shí)際施工背景來(lái)對(duì)深部破碎圍巖硐窒的破壞特征和原理進(jìn)行全面地分析，有效地提出聯(lián)合支護(hù)的方案，保證整個(gè)礦區(qū)施工過(guò)程更好地進(jìn)行。

1硐室圍巖的概念

在地下硐窒的周?chē)?，由于地下局部開(kāi)挖而會(huì)使得圍巖硐室現(xiàn)變形，也會(huì)引發(fā)一定范圍內(nèi)的巖土體出現(xiàn)重新分布的情況。而后，硐室周?chē)姆€(wěn)定性也會(huì)因此受到影響，這個(gè)范圍內(nèi)的直徑一般為硐窒直徑的3-5倍。

2實(shí)際工程案例

某煤礦主采3號(hào)煤層，煤層的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且厚度非常穩(wěn)定，幾乎屬于全區(qū)都可以被采集的煤層，而該煤礦西部盤(pán)區(qū)水泵房埋深大約為700m，主要將其布置于3號(hào)煤層上部的粉砂巖內(nèi)部，距離煤層的距離大約有20m。但本煤礦硐室圍巖的強(qiáng)度普遍較低，且局部會(huì)有炭質(zhì)泥巖存在，且普遍的粉砂巖中含有裂隙水。正是由于裂隙水的作用，從而使得硐窒圍巖的強(qiáng)度進(jìn)一步得以下降，從而使得整體盤(pán)區(qū)水泵房圍巖出現(xiàn)較大程度的哦變形。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，硐室頂板的變形最大將可以達(dá)到1300mm，拱肩變形最大可以達(dá)到1250mm。從以上的數(shù)據(jù)也可以看出，圍巖破壞的現(xiàn)象將會(huì)變得非常嚴(yán)重。

3硐室圍巖破壞特征

整體盤(pán)區(qū)水泵房為半網(wǎng)拱形，最初將會(huì)采用錨鋼索噴注+36U型的鋼封閉支架進(jìn)行支護(hù)。但是整體硐窒在開(kāi)挖支護(hù)之后，其圍巖的變形將會(huì)變得非常嚴(yán)重，甚至混凝土也會(huì)在施工過(guò)程中出現(xiàn)大面積的開(kāi)裂和脫落，嚴(yán)重者甚至?xí)绊懙巾鲜覂?nèi)部基本設(shè)施的正常運(yùn)行。而通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔和檢查就可知道，硐室兩幫的破壞要比頂板破壞更加嚴(yán)重。

4硐室圍巖破壞的主要原因

①地應(yīng)力因?yàn)檎麄€(gè)水泵房的埋深大約為700m。不僅埋深非常大，而且地應(yīng)力也較高。在這種高應(yīng)力的作用下，巖石的蠕動(dòng)作用會(huì)變得更加明顯。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，硐室圍巖必然會(huì)發(fā)生非常嚴(yán)重的變形問(wèn)題。而采用一般的支護(hù)方法將會(huì)很難達(dá)到預(yù)期的效果;②圍巖性質(zhì)圍巖自身的性質(zhì)將會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)引起硐窒被破壞，甚至使得整個(gè)硐室出現(xiàn)變形。從實(shí)際情況來(lái)看，盤(pán)區(qū)水泵房一直都被布置在煤層上部的粉砂巖內(nèi)。加上圍巖本身顯得較為破碎，發(fā)育的完整性又較差，從而使得圍巖出現(xiàn)嚴(yán)重的變形;③工作面的影響工作面在同采的過(guò)程中，會(huì)使得水泵房圍巖變得更加破碎，從而使得其變形進(jìn)一步增大;④施工質(zhì)量通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察可以發(fā)現(xiàn)，水泵房最初始的支護(hù)形式主要為錨網(wǎng)索噴注和36U型封閉支架結(jié)合起來(lái)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察之后，可以發(fā)現(xiàn)鋼棚后面沒(méi)有更好地被支撐，從而使得支架受力普遍不均。

5圍巖控制的原則

①將圍巖的整體更好地統(tǒng)一：只有更好地將圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)都看作一個(gè)整體，才能夠使得整體硐窒圍巖變得更加穩(wěn)定。在此過(guò)程中既要使得整體支護(hù)的結(jié)構(gòu)存在一定的剛度，也要讓圍巖的整體變得協(xié)調(diào)統(tǒng)一;②全面注漿加固：由于整個(gè)硐室圍巖的完整性都較差，強(qiáng)度也較低，從而使得圍巖支護(hù)在使用的過(guò)程中難以達(dá)到預(yù)期的效果[J]。因此，必要時(shí)可采用注漿的方法來(lái)有效地加固圍巖，加強(qiáng)圍巖的內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角和抗拉強(qiáng)度，并在此過(guò)程中增加錨桿和錨索的錨固力，從而使得其不會(huì)在使用的過(guò)程中失效;③充分檢驗(yàn)硐室支護(hù)的效果：在加固圍巖工作完成之后，一方面需要對(duì)硐窒礦壓現(xiàn)象進(jìn)行全面的觀測(cè)，再對(duì)圍巖支護(hù)情況進(jìn)行全面地分析，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題則要隨時(shí)進(jìn)行反饋，只有這樣才能夠更好地完善支護(hù)的方案。

6支護(hù)方案

支護(hù)的過(guò)程主要采用直徑為20mm的錨桿和長(zhǎng)度為2400mm的左旋螺紋鋼錨桿，將錨桿的間距控制在700mm×800mm左右，并采用2支22350型樹(shù)脂錨固劑來(lái)進(jìn)行加固。將錨索間距的排距控制在1400×1500mm，并將錨索的直徑控制在17.9mm左右，頂錨索的長(zhǎng)度約為7400mm，并在之后采用4支22360樹(shù)脂錨同劑和8根錨索來(lái)全面進(jìn)行布置。注意在整體過(guò)程中鋪設(shè)直徑約為6.5mm的焊接鋼筋網(wǎng)，并在之后架設(shè)直徑14mm的網(wǎng)鋼鋼筋梯。等到所有支護(hù)的工序都完成之后，再進(jìn)行噴漿工作，漿液的厚度約為50mm。

7支護(hù)效果

硐窒頂板的下沉量、底鼓兩和兩幫的移近量將會(huì)隨著時(shí)間的變化而逐漸增大，基本也呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)的方式。在40-60d的時(shí)間內(nèi)，圍巖變形的速度則會(huì)明顯下降，之后在60d的左右達(dá)到最大值。之后，硐室頂板的下沉量為16mm，底鼓兩為24mm，兩幫的移近量為33mm，這些數(shù)據(jù)的變化均會(huì)被規(guī)定在許可的范圍內(nèi)。從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的情況來(lái)看，硐室混凝土噴層完好，并不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂或者脫落的現(xiàn)象，進(jìn)一步說(shuō)明支護(hù)的效果將會(huì)在未來(lái)變得更好，從而使得圍巖變得更加穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]程燕學(xué).大斷面硐室錨噴注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016（5）：129-133.