超大斷面破碎軟巖硐室圍巖穩(wěn)定性及控制技術(shù)研究

摘要：針對(duì)超大斷面硐室圍巖失穩(wěn)問(wèn)題，以錦豐金礦地下攪拌站超大斷面硐室為研究對(duì)象，利用礦山地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)建立礦區(qū)巖石質(zhì)量指標(biāo)模型，并基于該模型選擇攪拌站建設(shè)最優(yōu)位置為150 m中段。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及地應(yīng)力測(cè)量確定圍巖參數(shù)及應(yīng)力分布特征，利用Phase2巖石力學(xué)軟件對(duì)硐室開(kāi)挖后的穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)值模擬分析，根據(jù)分析結(jié)果并結(jié)合工程類比法，提出管縫錨桿+掛網(wǎng)+濕噴混凝土+樹脂錨桿+長(zhǎng)錨索+壁后注漿+防底鼓反拱混凝土聯(lián)合支護(hù)方案對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)。采用數(shù)值模擬及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果監(jiān)測(cè)方法對(duì)加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：加固后的硐室最大變形量為31 mm，最大主應(yīng)力為25 MPa，錨桿（索）均未發(fā)生破壞，混凝土襯砌所有單元的安全系數(shù)均大于1.2，支護(hù)結(jié)構(gòu)處于合理有效的受力狀態(tài)。采用該聯(lián)合支護(hù)方式加固后的硐室處于穩(wěn)定狀態(tài)，支護(hù)效果良好，相關(guān)研究成果對(duì)類似工程具有重要借鑒意義。

關(guān)鍵詞：破碎軟巖；超大斷面硐室；圍巖穩(wěn)定性；井下攪拌站；RQD模型；巖石質(zhì)量；地應(yīng)力；聯(lián)合支護(hù)

中圖分類號(hào)：TD354 文章編號(hào)：1001-1277（2024）09-0001-07

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240901

引 言

隨著采礦深度增加，運(yùn)輸距離增大，井下大型移動(dòng)設(shè)備維修維護(hù)等進(jìn)出井耗費(fèi)大量時(shí)間和成本。因此，為了節(jié)約成本，在井下修建設(shè)備維修維護(hù)及其他固定設(shè)施硐室顯得十分必要。但通常這種硐室斷面較大，在深部復(fù)雜環(huán)境下，受地應(yīng)力、圍巖性質(zhì)、地下水及斷面形狀尺寸等因素的影響，圍巖易發(fā)生變形破壞，維護(hù)難度大。在深部超大斷面硐室穩(wěn)定性研究方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在斷面分類、圍巖失穩(wěn)機(jī)理及加固措施方面進(jìn)行了大量研究。在礦體開(kāi)采中，通常按照巷道跨度劃分，小于3 m的為小斷面、3.1～4.0 m的為中等斷面、4.1～5.0 m的為大斷面、跨度大于5.0 m的即為超大斷面［1-2］。田全虎等［3］針對(duì)深部高應(yīng)力巷道提出了3種不同的支護(hù)方案，采用Flac3D軟件對(duì)3種支護(hù)方案進(jìn)行分析，確定了采用鋼網(wǎng)+樹脂錨桿+纖維混凝土的支護(hù)方案。余一松等［4］通過(guò)RFPA對(duì)不同傾角軟弱破碎帶下平巷動(dòng)態(tài)開(kāi)挖過(guò)程中圍巖破裂演化進(jìn)行分析，結(jié)果表明，隨著軟弱破碎帶傾角的減小，井巷工程圍巖穩(wěn)定性逐漸降低。張琳等［5］提出了超前探水結(jié)合超前預(yù)注漿、超前長(zhǎng)錨桿支護(hù)技術(shù)措施并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，結(jié)果表明，使用該支護(hù)方案，既保證了掘進(jìn)速度，又使安全系數(shù)大大增加。

譚云亮等［6］對(duì)深部超大斷面硐室群圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，并建立了深部復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下硐室群圍巖連鎖失穩(wěn)機(jī)理與能量判據(jù)。褚吉祥等［7］利用Flac3D軟件建立井下巷道錨桿支護(hù)的三維數(shù)值模型，對(duì)不同錨桿間排距的支護(hù)方案進(jìn)行計(jì)算與分析，通過(guò)對(duì)巷道頂?shù)装寮皟蓭臀灰屏康姆治龃_定了錨桿的最佳間排距。范順剛等［8］針對(duì)巷道圍巖松軟破碎的情況，采用錨注聯(lián)合支護(hù)的方式對(duì)松軟破碎巖體巷道進(jìn)行掘進(jìn)和支護(hù)，確定了巷道的支護(hù)參數(shù)，并進(jìn)行了數(shù)值模擬，驗(yàn)證了支護(hù)方式和支護(hù)參數(shù)的合理性。

劉學(xué)生等［9-10］采用多種研究方法對(duì)深部超大斷面硐室圍巖響應(yīng)特征進(jìn)行了分析，并提出了深部超大斷面硐室群布置優(yōu)化方案。康紅普［11］針對(duì)軟巖條件下硐室群應(yīng)力分布特征提出了相應(yīng)的圍巖加固方案。司林坡等［12］以某礦山井下超大斷面液壓支架拆解組裝硐室為研究對(duì)象，提出了超大斷面“錨桿錨索+混凝土砌碹”聯(lián)合支護(hù)方案。孟憲志等［13］以某礦山設(shè)備換裝硐室為工程背景，提出了高應(yīng)力超大斷面硐室圍巖“錨桿索+噴漿+混凝土”聯(lián)合支護(hù)控制對(duì)策。肖同強(qiáng)等［14-15］針對(duì)斷面面積近100 m2的大采高支架換裝硐室，提出了高強(qiáng)高預(yù)緊力“錨桿、注漿錨索、錨索”支護(hù)及“分區(qū)注漿加固”技術(shù)的分區(qū)耦合支護(hù)圍巖穩(wěn)定控制技術(shù)。程燕學(xué)［16］針對(duì)大斷面硐室圍巖失穩(wěn)問(wèn)題，以某礦山絞車房硐室為研究對(duì)象，運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究了大斷面硐室錨噴注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。楊仁樹等［17］針對(duì)復(fù)雜巖層巷道交叉點(diǎn)應(yīng)力集中導(dǎo)致硐室群失穩(wěn)問(wèn)題提出了“強(qiáng)柱固底”的加固支護(hù)方案。孫曉明等［18］針對(duì)硐室群受開(kāi)采擾動(dòng)影響出現(xiàn)的失穩(wěn)破壞問(wèn)題，采用理論分析與數(shù)值模擬方法對(duì)其失穩(wěn)過(guò)程進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的控制措施。楊計(jì)先［19］采用數(shù)值模擬的方法研究了巷硐群大范圍連鎖破壞機(jī)理，并基于圍巖強(qiáng)力支護(hù)與加固控制理論，開(kāi)發(fā)了深淺孔雙液注漿配合全長(zhǎng)錨固強(qiáng)力錨索的綜合加固技術(shù)。張愛(ài)卿等［20］結(jié)合礦巖巖石力學(xué)試驗(yàn)和巷道變形監(jiān)測(cè)結(jié)果，分析了巷道支護(hù)現(xiàn)狀及其變形原因，并提出以錨桿為核心的“錨桿+鋼絲網(wǎng)+噴射混凝土”的新支護(hù)方案。畢穎等［21］通過(guò)Flac3D軟件模擬了巷道的破壞形態(tài)，揭示了巷道的變形、應(yīng)力和裂紋擴(kuò)展特征，提出了“噴-錨-注-噴-殼”支護(hù)方案，改進(jìn)后的支護(hù)體系有效控制了圍巖的大變形。相關(guān)研究通過(guò)不同的方法提出了有效的超大斷面圍巖控制方法。根據(jù)不同的工程地質(zhì)條件，針對(duì)性地研究超大斷面圍巖控制方法，仍具有重要的實(shí)踐意義。

本文以貴州錦豐礦業(yè)有限公司（下稱“錦豐金礦”）超大斷面攪拌站硐室為研究對(duì)象，在礦山地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上建立巖體RQD模型，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行攪拌站硐室的位置優(yōu)選。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查、巖體質(zhì)量指標(biāo)判定、巖石力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)室分析、地應(yīng)力測(cè)量等獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在借鑒前人研究成果及現(xiàn)場(chǎng)巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)值模擬，研究錦豐金礦井下超大斷面硐室的有效支護(hù)方法，以期為安全高效開(kāi)采提供技術(shù)支撐。

1 工程背景

錦豐金礦位于貴州省黔西南州貞豐縣境內(nèi)。錦豐金礦運(yùn)營(yíng)的爛泥溝金礦床屬于典型斷控型金礦床，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，巖體破碎，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，圍巖巖性以砂巖、粉砂巖為主，夾薄至中厚層狀泥巖，或砂巖、泥巖呈韻律性互層。圍巖強(qiáng)度低，巖體質(zhì)量RMR分級(jí)和Q系統(tǒng)分級(jí)分別為Ⅲ、Ⅳ級(jí)。

礦山采用露天和地下聯(lián)合開(kāi)采方式，2015年露天閉坑后全部轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采。地下礦山采用斜坡道開(kāi)拓，上向分層進(jìn)路式膠結(jié)充填采礦法回采，井下所有掘進(jìn)巷道均進(jìn)行了全斷面支護(hù)，主要支護(hù)方式為錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)，平均噴漿厚度達(dá)80 mm，噴射混凝土使用量較大，最大達(dá)到200 m3/d。原混凝土攪拌站建于地表斜坡道硐口附近，礦山目前開(kāi)采至30 m水平，混凝土最長(zhǎng)運(yùn)輸距離4.5 km，礦山最終開(kāi)采深度至-250 m，混凝土運(yùn)輸距離將達(dá)到6.5 km。隨著開(kāi)采深度增加，運(yùn)輸距離增大，運(yùn)輸成本逐步增加?；炷凉捃囬L(zhǎng)距離載重下坡運(yùn)行，存在一定安全隱患，且運(yùn)輸成本高；同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸將影響混凝土的力學(xué)性能。

為解決以上問(wèn)題，擬在井下修建混凝土攪拌站，設(shè)計(jì)由主機(jī)硐室、砂石存儲(chǔ)硐室和連通2個(gè)硐室的上料硐室組成，形成一個(gè)超大斷面硐室群。井下攪拌站主機(jī)硐室平/剖面圖如圖1所示。主機(jī)硐室長(zhǎng)×寬×高=31.7 m×7 m×11 m，砂石存儲(chǔ)硐室長(zhǎng)×寬×高=37 m×7 m×5 m，上料硐室長(zhǎng)×寬×高=25 m×7 m×6 m。安裝攪拌設(shè)備后，硐室返修難度極大，且硐室設(shè)計(jì)服務(wù)年限長(zhǎng)，保證硐室尤其是主機(jī)硐室的穩(wěn)定性極為重要。因此，本文以攪拌站主機(jī)硐室為主要對(duì)象，重點(diǎn)研究其圍巖穩(wěn)定性及其控制技術(shù)。

2 基于巖體RQD模型的攪拌站位置優(yōu)選

攪拌站位置的選擇應(yīng)滿足的基本條件有：設(shè)備通行便利，滿足攪拌站使用功能的條件下，盡量減少相關(guān)工程的掘進(jìn)量，通風(fēng)條件良好，工程地質(zhì)條件相對(duì)較好。井下攪拌站作為礦山永久工程，選擇工程地質(zhì)條件相對(duì)較好的區(qū)域作為攪拌站建設(shè)位置，對(duì)保證攪拌站硐室的穩(wěn)定性有著非常重要的意義。但是在巖體開(kāi)挖之前，由于井下地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，擬開(kāi)挖硐室?guī)r體的質(zhì)量通常具有不確定性。因此，本文在礦山地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，基于Surpac軟件平臺(tái)，建立礦區(qū)巖體RQD模型。根據(jù)建立的巖體RQD模型，對(duì)150 m中段巖體RQD值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖2所示。RQD均值為39.3 %，標(biāo)準(zhǔn)差為17.16 %，巖體整體質(zhì)量差。該水平巖體RQD空間分布如圖3所示。從圖3可以看出：雖然巖體整體質(zhì)量較差，但仍有部分區(qū)域RQD值較高，巖體完整性較好。因此，可將RQD值較高區(qū)域作為攪拌站建設(shè)的優(yōu)選位置。同時(shí)，兼顧攪拌站建設(shè)需滿足的其他幾個(gè)條件，優(yōu)選出的攪拌站建設(shè)最終位置如圖3所示。

3 圍巖穩(wěn)定性數(shù)值分析

3.1 力學(xué)參數(shù)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取巖芯，實(shí)驗(yàn)室切割、打磨，得到完整的巖石試件，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到物理力學(xué)參數(shù)，結(jié)果如表1所示。同時(shí)，根據(jù)對(duì)該工程附近巷道的工程地質(zhì)調(diào)查，得到巖體RMR值及巖體質(zhì)量分類結(jié)果如表2所示。

力學(xué)參數(shù)通過(guò)Hoek-Brown經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，得到巖體的力學(xué)參數(shù)如表3所示。

3.2 地應(yīng)力

采用套孔應(yīng)力解除法測(cè)得150 m中段地應(yīng)力，結(jié)果如表4所示。

3.3 數(shù)值模型

利用CAD軟件建立幾何模型，然后將模型文件導(dǎo)入Phase2巖石力學(xué)軟件生成網(wǎng)格模型，設(shè)置邊界為開(kāi)挖范圍的3倍，模型圍巖采用塑性各向同性材料，本構(gòu)關(guān)系采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，初始應(yīng)力為表4中地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果。

3.4 結(jié)果及分析

數(shù)值模擬結(jié)果顯示在未支護(hù)情況下，硐室開(kāi)挖后，硐室圍巖應(yīng)力得到釋放，應(yīng)力向周圍巖體發(fā)生動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移。頂板及底板最大主應(yīng)力為10 MPa，兩幫最大主應(yīng)力為6 MPa（如圖4所示）。硐室兩幫及底板變形量較大，兩幫位移量最大，達(dá)到了51 mm，頂板位移量相對(duì)較小，為32.5 mm（如圖5所示）。

控制巷道圍巖穩(wěn)定的根本在于保持圍巖結(jié)構(gòu)的承載力及防止微裂隙的產(chǎn)生、擴(kuò)展和貫通。圍巖塑性區(qū)反映了巖體力學(xué)性質(zhì)的劣化程度，巷道圍巖塑性區(qū)分布特征如圖6所示。硐室開(kāi)挖使巖體儲(chǔ)能瞬間釋放，造成強(qiáng)烈的卸荷擾動(dòng)，圍巖內(nèi)部微裂隙擴(kuò)展，巖體力學(xué)特性發(fā)生轉(zhuǎn)變，淺部巖體開(kāi)始破壞并逐漸向深部擴(kuò)展。圍巖塑性區(qū)深度較大，其中，頂板塑性區(qū)深度最大達(dá)到了3.89 m，兩幫塑性區(qū)深度最大為3.69 m。底板塑性區(qū)深度最大為4.63 m。

從以上結(jié)果可以看出，硐室開(kāi)挖后，若不采取控制措施，圍巖將無(wú)法自穩(wěn)而產(chǎn)生破壞，最終導(dǎo)致硐室垮塌。

4 加固方案及穩(wěn)定性分析

4.1 加固方案

針對(duì)如此復(fù)雜條件下的超大型斷面硐室群，需要安裝永久固定設(shè)施，因此需要確保其穩(wěn)定性和安全性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查及其他巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提出了管縫錨桿+掛網(wǎng)+濕噴混凝土+樹脂錨桿+長(zhǎng)錨索+壁后注漿+防底鼓反拱混凝土聯(lián)合支護(hù)方案。為便于表述，按照不同斷面大小劃分為3個(gè)類型，分別為Ⅰ類（高11 m、寬7 m）、Ⅱ類（高7 m、寬5 m）、Ⅲ類（高5 m、寬5 m）。

樹脂錨桿長(zhǎng)2.4 m，間排距為1 100 mm×1 100 mm；管縫錨桿長(zhǎng)2.4 m，間排距為1 400 mm×1 100 mm；注漿錨桿長(zhǎng)2.5 m，間排距為2 000 mm×2 000 mm；長(zhǎng)錨索長(zhǎng)6.3 m，間排距為2 000 mm×2 000 mm；錨桿托盤規(guī)格為200 mm×200 mm×12 mm；錨網(wǎng)網(wǎng)格100 mm×100 mm，鋼筋直徑6 mm，網(wǎng)片規(guī)格2 m×4 m；混凝土強(qiáng)度為C30，采用聚丙烯纖維進(jìn)行混凝土增強(qiáng)，添加量為6 kg/m3，混凝土能力吸收值RDP40 mm大于280 J。

對(duì)于不同類型斷面采取支護(hù)方案基本一致，僅因斷面大小不同對(duì)錨桿等支護(hù)耗材使用量有所變化，在此主要以主機(jī)硐室Ⅰ類支護(hù)方案（如圖7所示）進(jìn)行闡述，其他類型硐室參照該支護(hù)方案執(zhí)行。

施工步驟：①巷道出渣干凈清洗工作面后，全斷面先噴1層纖維混凝土，厚度60 mm，利用非鍍鋅管縫錨桿進(jìn)行掛網(wǎng)，安裝按照先頂板、后兩幫的順序，由外向里橫向安裝鋼網(wǎng)；②復(fù)噴1層纖維混凝土覆蓋鋼筋網(wǎng)，厚度60 mm；③頂板、側(cè)幫安裝注漿錨桿，孔深3.0 m，采用強(qiáng)度等級(jí)42.5的純水泥注漿，水灰比0.5～0.6，注漿壓力5～6 MPa，單孔注漿量達(dá)到注漿壓力最低值時(shí)停止注漿；④頂板、拱部及兩幫安裝樹脂錨桿；⑤頂板安裝長(zhǎng)錨索，采用全孔注漿錨固，注漿水灰比0.4～0.5。

在地下礦深部高應(yīng)力巷道中，底鼓現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，且對(duì)生產(chǎn)安全造成較大影響。由于該硐室需要安裝攪拌站等大型固定設(shè)施設(shè)備，對(duì)底板加固防止底鼓非常重要，一旦發(fā)生底鼓，將對(duì)固定設(shè)施設(shè)備造成極大損害［16］。

根據(jù)礦山工程地質(zhì)調(diào)查及巷道支護(hù)經(jīng)驗(yàn)，借鑒類似工程地質(zhì)下超大斷面硐室加固方案，采用鋼筋混凝土反拱進(jìn)行底板加固。采用直徑16 mm鋼筋，鋪設(shè)排間距40 cm×40 cm雙層焊接，然后澆筑強(qiáng)度等級(jí)C30的混凝土，形成鋼筋混凝土反拱結(jié)構(gòu)，如圖8所示。

4.2 加固效果數(shù)值分析

4.2.1 模型建立

在巖體RQD模型基礎(chǔ)上，對(duì)硐室底板進(jìn)行反拱開(kāi)挖，并增加錨桿、錨索、襯砌支護(hù)，支護(hù)材料力學(xué)參數(shù)如表5～7所示。

注漿加固圍巖范圍為2.5 m，加固區(qū)圍巖主要力學(xué)參數(shù)如表8所示。

4.2.2 結(jié)果及分析

加固后的圍巖主應(yīng)力云圖如圖9所示。從圖9-a）可以看出：硐室兩幫最大主應(yīng)力分別從支護(hù)前的8 MPa和6 MPa增加到支護(hù)后的10 MPa，頂板和底板支護(hù)效果更為明顯，最大主應(yīng)力分別增加到了20 MPa和25 MPa。從圖9-b）可以看出：頂板和底板的圍巖應(yīng)力分別恢復(fù)到了2.75 MPa和4.55 MPa，兩幫的圍巖應(yīng)力恢復(fù)效果稍差，為0.95 MPa。

加固后的圍巖變形量如圖10所示。從圖10可以看出：加固后的兩幫位移量為31 mm，較加固前的51 mm減少了20 mm，頂板位移量減少到了7 mm，底板位移量減少到了4 mm。

加固后的圍巖塑性區(qū)如圖11所示。從圖11可以看出：加固后的頂板塑性區(qū)深度減少到了2.0 m，底板塑性區(qū)深度減少到了0.9 m，兩幫塑性區(qū)深度分別減少到了2.7 m，塑性區(qū)深度小于樹脂錨桿長(zhǎng)度和長(zhǎng)錨索長(zhǎng)度。

在兩幫和頂板分別選取一根典型錨桿進(jìn)行受力分析，結(jié)果如圖12所示。從圖12可以看出：頂板樹脂錨桿受力達(dá)到了0.19 MN，兩幫錨桿受力小于頂板，最大約為0.15 MN，錨桿均未產(chǎn)生破壞。

同樣，在兩幫和頂板分別選取一根典型注漿長(zhǎng)錨索進(jìn)行受力分析，結(jié)果如圖13所示。從圖13可以看出：頂板長(zhǎng)錨索受力達(dá)到了0.055 MN，兩幫長(zhǎng)錨索受力小于頂板，最大約為0.023 MN，長(zhǎng)錨索均未產(chǎn)生破壞。

底板反拱混凝土襯砌受力如圖14所示，襯砌軸力-彎矩如圖14-a）所示，襯砌軸力-剪力如圖14-b）所示。從圖14可以看出，混凝土襯砌所有單元的安全系數(shù)均大于1.2。

4.3 應(yīng)用效果

錦豐金礦超大斷面攪拌站硐室在150 m中段建成，成為目前國(guó)內(nèi)唯一運(yùn)行的礦山井下攪拌站，建成至今攪拌站運(yùn)行正常?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果顯示，圍巖支護(hù)方案支護(hù)效果良好，未出現(xiàn)開(kāi)裂、片幫、底鼓等變形破壞，圍巖整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。攪拌站硐室現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況如圖15所示。

5 結(jié) 論

1）根據(jù)地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)庫(kù)，建立了巖體RQD模型，在此基礎(chǔ)上，對(duì)攪拌站硐室的建設(shè)位置進(jìn)行了最優(yōu)選擇。

2）數(shù)值分析結(jié)果顯示，未支護(hù)時(shí)硐室圍巖應(yīng)力下降明顯，位移較大，塑性區(qū)深度較大，硐室周邊出現(xiàn)拉伸破壞，圍巖不能自穩(wěn)。

3）提出了管縫錨桿+掛網(wǎng)+濕噴混凝土+樹脂錨桿+長(zhǎng)錨索+壁后注漿+防底鼓反拱混凝土聯(lián)合支護(hù)方案進(jìn)行圍巖支護(hù)，對(duì)該支護(hù)方案的支護(hù)效果進(jìn)行了數(shù)值分析。結(jié)果表明，支護(hù)后圍巖主應(yīng)力得到有效恢復(fù)，圍巖自身支承能力增加，變形量減小，塑性區(qū)明顯減小，支護(hù)結(jié)構(gòu)受力在合理有效范圍內(nèi)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果顯示，支護(hù)方案效果良好，硐室未發(fā)生明顯的變形和破壞。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］ 袁亮，薛俊華，劉泉聲，等.煤礦深部巖巷圍巖控制理論與支護(hù)技術(shù)［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2011，36（4）：535-543.

［2］ 譚云亮，范德源，劉學(xué)生，等.煤礦深部超大斷面硐室群圍巖連鎖失穩(wěn)控制研究進(jìn)展［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2022，47（1）：180-199.

［3］ 田全虎，和學(xué)衡，許衛(wèi)軍，等.深部巷道支護(hù)方案數(shù)值模擬優(yōu)選及應(yīng)用［J］.黃金，2023，44（2）：8-13.

［4］ 余一松，李華華，朱志根，等.軟弱破碎帶巷道開(kāi)挖圍巖破裂演化規(guī)律及支護(hù)技術(shù)研究［J］.黃金，2023，44（2）：14-18.

［5］ 張琳，孟慶學(xué)，宋德林，等.西柏樹礦巷道預(yù)注漿技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.黃金，2023，44（5）：24-27.

［6］ 譚云亮，范德源，劉學(xué)生，等.煤礦超大斷面硐室判別方法及其工程特征［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2020，37（1）：23-31.

［7］ 褚吉祥，蒲江涌，孫鵬.太平礦業(yè)公司矽卡巖型軟巖巷道支護(hù)優(yōu)化及應(yīng)用［J］.黃金，2021，42（7）：41-46，49.

［8］ 范順剛，姜永恒，趙橋波，等.鎮(zhèn)沅金礦松軟破碎巖體巷道穩(wěn)定性分析及支護(hù)技術(shù)［J］.黃金，2021，42（2）：41-47.

［9］ 劉學(xué)生，范德源，譚云亮，等.深部動(dòng)載作用下超大斷面硐室群錨固圍巖破壞失穩(wěn)機(jī)制研究［J］.巖土力學(xué)，2021，42（12）：3 407-3 418.

［10］ 劉學(xué)生，王新，譚云亮，等.深部超大斷面分選硐室群布置方式優(yōu)化研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2022，50（8）：32-39.

［11］ 康紅普.我國(guó)煤礦巷道圍巖控制技術(shù)發(fā)展70年及展望［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2021，40（1）：1-30.

［12］ 司林坡，王曉卿.基于數(shù)值模擬的煤礦井下超大斷面硐室支護(hù)優(yōu)化［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2022，50（3）：61-68.

［13］ 孟憲志，劉陽(yáng)軍，王業(yè)征.高應(yīng)力超大斷面硐室圍巖控制對(duì)策研究［J］.煤炭工程，2020，52（8）：64-67.

［14］ 肖同強(qiáng)，李化敏，楊建立，等.超大斷面硐室圍巖變形破壞機(jī)理及控制［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2014，39（4）：631-636.

［15］ 肖同強(qiáng)，李化敏，王桂生，等.復(fù)雜結(jié)構(gòu)大斷面硐室圍巖穩(wěn)定控制研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2017，34（1）：9-15.

［16］ 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)，2016，44（2）：128-132.

［17］ 楊仁樹，薛華俊，郭東明，等.復(fù)雜巖層大斷面硐室群圍巖破壞機(jī)理及控制［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2015，40（10）：2 234-2 242.

［18］ 孫曉明，王冬，繆澄宇，等.南屯煤礦深部泵房硐室群動(dòng)壓失穩(wěn)機(jī)理及控制對(duì)策［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2015，40（10）：2 303-2 312.

［19］ 楊計(jì)先.井底巷道硐室群破壞機(jī)理及綜合加固技術(shù)研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47（4）：69-77.

［20］ 張愛(ài)卿，吳愛(ài)祥，王貽明，等.復(fù)雜破碎軟巖巷道支護(hù)技術(shù)及分區(qū)分級(jí)支護(hù)體系研究［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2021，41（1）：15-20.

［21］ 畢穎，趙政文.沖擊高應(yīng)力膨脹破碎軟巖大變形巷道控制機(jī)理研究［J］.煤礦安全，2022，53（7）：174-180.

Research on stability of surrounding rock in super-large-section

chamber with fractured soft rock and its control technology

Jia Zhuping1，Zheng Lujing2，Jin Kaiyue2，3，Zheng Lulin3，Rong Peng3

（1.Guizhou Vocational and Technical College; 2.Guizhou Jinfeng Mining Limited;

3.School of Mining，Guizhou University）

Abstract：In view of the instability issues of surrounding rock in super-large-section chambers，this study takes the super-large-section chambers of the underground agitation station at Jinfeng Gold Mine as the research object，establishes a rock quality index model for the mining area using the mine’s geological drilling database，and based on this model，determines the optimal location for the agitation station construction to be at the 150 m level.Through laboratory tests，field investigations，and ground stress measurements，the parameters and stress distribution characteristics of the surrounding rock were determined.The stability of the chamber after excavation was analyzed using the Phase2 rock mechanics software for numerical simulation.Based on the analysis results and the engineering analogy method，a joint support scheme was proposed for the surrounding rock，which includes pipe-slit bolts，hanging mesh，wet shotcrete，resin bolts，long anchor cables，grouting behind walls，and anti-heave reverse arch concrete.The reinforcement effect was evaluated through numerical simulation and field application monitoring，and the results showed that the maximum deformation of the reinforced chamber was 31 mm，the maximum principal stress was 25 MPa，no damage occurred to the bolts （cables），and all safety factors of the concrete lining units were greater than 1.2.The support structure was in a reasonable and effective stress state，indicating that the chamber remained stable after reinforcement，with good support effects.The research findings have important reference value for similar engineering projects.

Keywords：fractured soft rock;super-large-section chamber;surrounding rock stability;underground agitation station;RQD model;rock quality;ground stress;joint support