礦體深部開拓巷道圍巖變形原因分析及防治

賈吉達

摘?要： 礦井深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，圍巖變形一直是困擾鐵礦企業(yè)的一大難題，鐵礦礦井深部與開拓巷道圍巖施工不佳不僅會導(dǎo)致整體項目施工受到嚴(yán)重的阻礙，還對施工人員的人身安全造成重大威脅。為了保證鐵礦企業(yè)施工人員的人身安全以及鐵礦企業(yè)的根本利益，需要謹慎對待礦井等基礎(chǔ)工程建設(shè)。本文對鐵礦礦井的深部開拓以及巷道圍巖變形情況進行原因分析并給出實際的防范措施。

關(guān)鍵詞： 礦井深部開拓;巷道圍巖;變形原因;防治

【中圖分類號】TD322?【文獻標(biāo)識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.255

引言：礦井深部開拓施工當(dāng)中，對于圍巖變形進行控制是非常重要的，并且如何做好主動支護技術(shù)的應(yīng)用是其中的關(guān)鍵。主動支護形式中較為常見的一種，就是錨桿支護。錨桿支護支護已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于施工當(dāng)中，并且錨桿支護的方式發(fā)生了較大的發(fā)展與進步，主動式的防護模式已經(jīng)逐漸替代了傳統(tǒng)被動的棚架支護方式。針對于一些深度軟巖的苛刻作業(yè)環(huán)境，需要針對于其中開裂現(xiàn)象進行深入的研究，并且采用具有針對性的支護。經(jīng)過大量的理論實踐分析驗證，針對于預(yù)拉力進行調(diào)整，可以有效的對支護效果不佳的情況進行改善，并且提高支護約束力，減少有害變形。下文對于礦井深部開拓巷道圍巖變形原因進行了深入的分析，并且就防治礦井深部開拓巷道圍巖變形的相關(guān)措施進行提出和探討。

1?圍巖變形原因分析

1.1?預(yù)拉力鋼絞線錨桿安裝不到位

部分巖石較為堅硬，現(xiàn)場施工時為了能夠提高效率與整體進度，采用光面爆破導(dǎo)致巷道輪廓嚴(yán)重損壞，造成梁空區(qū)域的頂板掉落以及受力不均衡的現(xiàn)象，使巷道整體斷面呈現(xiàn)不規(guī)則的狀態(tài)，而且局部巷道沒有錨桿等加強支護措施，整體施工質(zhì)量較差，這是導(dǎo)致巷道圍巖變形的原因之一。經(jīng)巖石力學(xué)的巖石破壞原理可知，剪應(yīng)力是其他兩個主應(yīng)力差值的一半，而巖體的破壞往往是由剪應(yīng)力破壞而產(chǎn)生的。尤其是在礦井深部進行開采挖掘后，則會遇到相當(dāng)大的剪應(yīng)力，而圍巖穩(wěn)定性則會較差，導(dǎo)致整體巷道支護較為困難，為此必須根據(jù)地應(yīng)力本身的情況，進一步采取相應(yīng)的支撐措施，既保證施工安全又能兼顧經(jīng)濟效益。

1.2?使用技術(shù)缺陷

我國大部分鐵礦礦井進行巷道開拓多采用錨網(wǎng)噴技術(shù)，對于局部巷道使用鋼材與噴漿以及錨索加固相結(jié)合的支撐方式，但是從實際效果來看，這種技術(shù)仍然存在較大的弊端，防護效果并不理想，巷道的頂部與肩部表面極易受到變形的破壞，最終出現(xiàn)混凝土漿皮脫落與破壞，此種情況較為嚴(yán)重。而且架棚在整體維護過程中，巷道自身圍巖結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致整體施工項目受到阻礙，其具體表現(xiàn)在：首先巷道所處環(huán)境不穩(wěn)定，巖層與巖性較為破碎，巷道整體變形較大，其主要表現(xiàn)為巷道頂部與肩部以及兩邊局部都有明顯大規(guī)模的變形，尤其是架棚施工后整體效果不明顯;其次，巷道巖性整體較為破碎，現(xiàn)場施工中多處巷道整體變形大，而且局部有明顯的滴水現(xiàn)象。即使部分巷道在架設(shè)U型棚下，架棚后巷道也會變形但是其變形效果較小，水倉的巷道上部整體破碎，通過架棚后效果較好，但是有部分架棚區(qū)域也出現(xiàn)了巷道上部壓裂與變形的嚴(yán)重情況。

2?巷道圍巖穩(wěn)定性分析

在巷道開挖以后，圍巖的平衡狀態(tài)被打破，圍巖應(yīng)力重新分布，如支護不及時，巷道會出現(xiàn)冒頂、片幫的現(xiàn)象。通過對港里礦區(qū)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一般巷道屬于拱形巷道，具有施工便捷、斷面利用率高的特點。依據(jù)巷道的地質(zhì)條件進行分析可知，影響巷道圍巖穩(wěn)定性的因素主要有以下2點：

a）巷道圍巖強度的影響。巷道開挖以后，在巷道兩幫形成較高的支承壓力，礦體強度較低，在支承壓力作用下，圍巖表面發(fā)生拉裂破壞，兩幫發(fā)生鼓出現(xiàn)象直至片幫，發(fā)生局部失穩(wěn)，直至巷道整體失穩(wěn)。

b）巷道的跨度較大。大斷面巷道在掘進過程中，毛寬5.4m，凈寬5.2m，巷道跨度較大。巷道跨度越大，巷道頂板下沉的撓度越大，也就說明巷道越寬，頂板下沉彎曲越嚴(yán)重，越容易發(fā)生破壞。

3?預(yù)拉力鋼絞線錨桿技術(shù)

針對于這種變形的原因，錨桿支護技術(shù)中預(yù)拉力鋼絞線錨桿的應(yīng)用可以有效的對其防治，并且減少變形速度，控制變形量，保證圍巖運動的平緩化。通過這種方式，可以有效的保證預(yù)拉力，并且提高對于圍巖的控制水平。在錨桿支護應(yīng)用中，由于錨桿支護可以對受力進行同步和均勻的保證，真正的對以往支護方式中圍巖受力不均勻與受力不同步的現(xiàn)象進行了改進。通過風(fēng)動油泵來提供動力，保證了漲拉過程的快捷、方便、安全與可靠，避免了人工操作的誤差。

3.1?預(yù)拉力鋼絞線錨桿技術(shù)創(chuàng)新點

首先，與原有模式所使用的各項技術(shù)分析對比，預(yù)拉力鋼絞線錨桿技術(shù)的創(chuàng)新點在于其能夠切實將各項預(yù)拉力加以整合，并切實提升自身預(yù)拉力上限，加大主動約束力，進一步提升預(yù)拉力效果。傳統(tǒng)全螺紋鋼錨桿在預(yù)應(yīng)力矩條件下常發(fā)生預(yù)拉力降低、預(yù)拉力不足的情況，較此類新式技術(shù)而言存在較大弊端;其次，針對工程開展過程中的爆破問題展開分析，一旦出現(xiàn)爆破情況，傳統(tǒng)模式的支撐道具常出現(xiàn)晃動、松動的現(xiàn)象，隨著震動次數(shù)逐漸增加，此類支撐過程中所出現(xiàn)的具體現(xiàn)象將會逐漸增大，最終導(dǎo)致較為嚴(yán)重的問題出現(xiàn)。

3.2?實際過程中的預(yù)拉力鋼絞線錨桿安裝

安裝過程中，首先確定使用材料的具體參數(shù)，隨后填裝錨固劑?，F(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的錨固劑為MSK2335型，此類型錨固劑的分類按照固定速度計算。安裝工作開始前，將錨固端頭散開口外露長度不少于30mm，以便于后期注漿加固。

結(jié)語：總而言之，造成礦井深部開拓巷道圍巖變形的因素有很多，并且相關(guān)人員需要對多門學(xué)科的理論進行綜合的運用，采用針對性的支護措施。針對于此類變形問題的防治，錨桿支護技術(shù)中預(yù)拉力鋼絞線錨桿的應(yīng)用是一項重要的技術(shù)，其具有較強的可操作性、易用性、高效、可靠以及經(jīng)濟性，具有較強的現(xiàn)實推廣意義。

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