特殊硐室软岩支护技术在矿建工程中的应用

万海鑫

摘要：文章主要研究特殊硐室软岩支护技术在矿建工程中的应用，通过对处于膨胀型岩层和高应力中大型机电硐室的支护的研究，利用基本的技术手段，论述了特殊硐室软岩支护技术在矿建工程中的应用所遵循的基本原则。

关键词：特殊硐室；软岩支护；矿建工程

中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）24-0122-02排水硐室按照软岩的划分类型，应该是属于高应力膨胀型软岩，所以要想在施工的过程中顺利施工，就必须熟练掌握高应力膨胀软岩相应的知识，针对施工过程中中央排水泵房的特殊性，要采用先柔后刚的方法应用在软岩支护中，只有采用这样的方法，硐室软岩支护才能一次成功，为社会创造更多的经济效益。

1初始设计存在的问题

1.1对硐室软岩认识不够

软岩具有复合型变形力学机制的特点，所以它具有多种变形力学机制，根据软岩具有大变形、难支护、地压大等多种特点，因而必须要进行综合治理，仅仅利用一种简单的支护方法是难以达到预期效果的。

传统的支护方法主要采用的是端锚杆挂网的锚喷支护方式，采用这种方式的按压拱理论计算是根据锚固的围岩自成圈的厚度，在一般的情况在都是不大于0.5m，这个长度跟杆体相比远远的小于杆体的长度，所以在面对较大的压力的时候，很难抵抗住，如需要进一步的解决这个困难，就得将围岩自承圈的厚度增加。

1.2围岩表面的约束能力较差

高应力膨胀软岩的泵房在排水系统的巷道从空间里上下交错的时候，起到支护作用的岩石会出现松动的现象，甚至有部门岩石脱离岩体，这就是高应力膨胀软岩的蠕变性，如果岩石长时间受到这种因施工放炮而震动的影响，薄弱的地方就会有变形的现象产生，抵抗的能力就会因此而变得薄弱，并随着时间的推移而逐渐变得严重，更甚者一个完整的岩石会因震动的次数多而形成破碎区，并随着开裂的缝隙而向更深处开裂，使高应力膨胀软岩的锚固围岩的自承圈破坏。

1.3断面的选择与开张性的支护结构不合理

泵房和变电的截面尺寸主要是半圆型的拱断面，分别为7.0m×5.5m和6.0m×3.9m。一种是采用混凝土进行支护的底板，采用这种支护方法支护的底板强度远远的小于膨胀软岩应力释放强度。伴随着底板的支护强度小于顶部和墙的支护强度，从而产生严重的膨胀现象，首先从围岩的薄弱部位开始鼓起，进而是造成两墙的围岩开始蠕变和变形。另一种是因在设计之初的不合理造成硐室的直墙壁部分较高，继而造成对侧面压力抵挡的不足以及墙脚和两墙壁出现一系列的问题。

2硐室的支护

2.1临时支护和一次支护

在硐室的开建过程中会采用锚网进行临时支护，在事先打好锚杆孔的前提下，通过用风钻将锚杆打入孔洞中并进行矩行布置，使软岩面与锚杆间尽量无缝隙，增强支撑力。对于管子道及井筒部分则采用不锈钢网与锚杆相配合的方式来进行临时支护。在这一过程中要注意根据实际情况调整网格的规格和搭接方式，在均匀布置的前提下达到临时支护的目的。

2.2永久支护

混凝土支护是井筒部分最常采用的方法，此方法为永久性支护，所以在该项工程开始建设的过程中一定要注意施工质量。通过将纯净水，坚硬碎石，水泥，粗砂适当配比来进行所需混凝土的制做，并避免受到酸、碱及其他因素的影响使支护质量不达标。

对相应关键部分的支撑，通常情况下对于卷道的处置办法都是采用二次支护技术。在进行处置的过程中要注意选择合适的变形力学类型，尽量有效的将复合型转化为单一型。需要注意的是在对软岩质卷道进行支护的时候一定也要注意对底板的支护过程。

2.3选择合时机进行二次支护

之所以要选择合适的时机进行二次支护就是因为经过无数的理论和实践都证明了此选择的必要性。这样做的原因一方面在于使因岩石变形产生的压力得到释放和防止原始的支护工作失效。从测量结果上看，当软岩释压数值与支护压力数值相符合时就会达到支护时的最佳效果。从实地效果来看，当卷道出现鳞状剥片时是进行二次支护的最佳时机。另一方面在进行二次支护的时候通过采用强力组合的方式，也会将围岩的状态处于一种稳定的状态，这样才会达到加固的目的。

2.4支护方式的选择

在实际操作过程中，通过采用不同的支护方式就会达到不同的效果。

如果采用高强度锚杆来进行加固，就会达到提高圈厚度的目的；如果采用锚索的方式来进行加固，通过将支护部件打入到岩石内部以及锚索的作用力来改变围岩的受力方式，达到支护的目的；如果采用传统的钢筋混凝土方式，可以有效的防止卷道变形；如果采用锚索与底板相结合的方式，通过将锚索打入底板内部来实现桥式框架结构的完成，达到等强支护的目的。

2.5支护工程的质量标准

支护工程对于矿产部门的重要性不言而喻，通过控制支护质量可以最大程度上保证企业的安全运营。对于锚杆、锚固剂这些重要的物品，一定要保证其在出场时有完整的手续，尤其是产品的出场合格证；在施工过程中要控制好锚杆孔的间隔和深度，避免因误差过大造成工程质量问题的出现；锚杆在安装的过程中必须紧贴软岩面，并牢牢固定住；对于其他在建设过程中所需的原材料，如水，水泥，外加剂等则要保证伫存方式和加工环节的科学性，避免因小失大。

3实际应用举例

3.1概况简述

于1998年2月施工的荆各庄矿，在1997年开始投入运营。其相关参数如下：变电室硐室长36m，宽7m，高4m，机电泵房硐室长42m，宽8m，高6m。在建造的过程中针对软岩底板来压和鼓起的特点，选用了马蹄状断面和桥式框架断面。

3.2支护形式

该矿硐室的初次支护采用的是联合支护的方法，二次支护采用的是软岩支护的方法。通过对较脆弱的地方进行重点支护以及对现有的锚杆、锚索进行加长加固，再加上钢筋混凝土相结合的方式，实现了支护技术的综合使用。

3.3对底板的支护

结合实际情况，为满足变电室和机电泵房的需要，在对底板的实际操作过程中特采用了二种支护技术相区别的方式。

对该矿的变电室所采用的支护方法是封闭状态下的三心拱双层钢筋混凝土支护技术，通过石料的填充，再加上垂直分布的锚索的作用，实现底拱部分的强化。

对机电泵房的支护方式采用的是桥式框架加混凝土的方法，通过将泵房内的底板下移两米之后在其上面铺0.5m厚的由钢筋混凝土制成的新底板，最后再用混凝土进行封填起到减压的作用。

3.4实际效果

该矿的支护工程从1997年开始，历时一年多结束。在充分的考虑实际情况的前提下，通过对现有一些脆弱的地方进行针对性的软岩加强与支护措施，其效果非常明显：经过二次支护过后，其变形速率接近于零，硐室没有出现任何问题。

4结语

当在对位于软岩部分的特殊硐室施工的时候，主要考虑软岩的膨胀性、可塑性、流变性这三个方面。事实上由于硐室的特殊性，所以在实际的操作过程中要事先采用合适的支护技术将软岩地压进行转化，然后在合适的时机再进行二次支护。同时在进行二次支护的过程中还要注意压力的释放，从而实现对围岩部分更好的控制。对于机电硐室中的高应力软岩底板来说，这是一个很容易被忽视的环节，因此要注意此部分的防范和控制。除此之外，经过实际检验证明将锚索放在底板中进行二次支护，也是一个非常有效的方法。

参考文献

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