礦體深部開拓巷道圍巖變形原因分析及防治

賈吉達

摘?要： 礦井深部地質結構較為復雜，圍巖變形一直是困擾鐵礦企業的一大難題，鐵礦礦井深部與開拓巷道圍巖施工不佳不僅會導致整體項目施工受到嚴重的阻礙，還對施工人員的人身安全造成重大威脅。為了保證鐵礦企業施工人員的人身安全以及鐵礦企業的根本利益，需要謹慎對待礦井等基礎工程建設。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?【文獻標識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.255

引言：礦井深部開拓施工當中，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的應用是其中的關鍵。主動支護形式中較為常見的一種，就是錨桿支護。錨桿支護支護已經廣泛的應用于施工當中，并且錨桿支護的方式發生了較大的發展與進步，主動式的防護模式已經逐漸替代了傳統被動的棚架支護方式。針對于一些深度軟巖的苛刻作業環境，需要針對于其中開裂現象進行深入的研究，并且采用具有針對性的支護。經過大量的理論實踐分析驗證，針對于預拉力進行調整，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措施進行提出和探討。

1?圍巖變形原因分析

1.1?預拉力鋼絞線錨桿安裝不到位

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

1.2?使用技術缺陷

我國大部分鐵礦礦井進行巷道開拓多采用錨網噴技術，對于局部巷道使用鋼材與噴漿以及錨索加固相結合的支撐方式，但是從實際效果來看，這種技術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，最終出現混凝土漿皮脫落與破壞，此種情況較為嚴重。而且架棚在整體維護過程中，巷道自身圍巖結構不穩定，導致整體施工項目受到阻礙，其具體表現在：首先巷道所處環境不穩定，巖層與巖性較為破碎，巷道整體變形較大，其主要表現為巷道頂部與肩部以及兩邊局部都有明顯大規模的變形，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，現場施工中多處巷道整體變形大，而且局部有明顯的滴水現象。即使部分巷道在架設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，但是有部分架棚區域也出現了巷道上部壓裂與變形的嚴重情況。

2?巷道圍巖穩定性分析

在巷道開挖以后，圍巖的平衡狀態被打破，圍巖應力重新分布，如支護不及時，巷道會出現冒頂、片幫的現象。通過對港里礦區現場調查發現，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。依據巷道的地質條件進行分析可知，影響巷道圍巖穩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，圍巖表面發生拉裂破壞，兩幫發生鼓出現象直至片幫，發生局部失穩，直至巷道整體失穩。

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，頂板下沉彎曲越嚴重，越容易發生破壞。

3?預拉力鋼絞線錨桿技術

針對于這種變形的原因，錨桿支護技術中預拉力鋼絞線錨桿的應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，可以有效的保證預拉力，并且提高對于圍巖的控制水平。在錨桿支護應用中，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象進行了改進。通過風動油泵來提供動力，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?預拉力鋼絞線錨桿技術創新點

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

3.2?實際過程中的預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，隨后填裝錨固劑?，F階段應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，并且相關人員需要對多門學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，錨桿支護技術中預拉力鋼絞線錨桿的應用是一項重要的技術，其具有較強的可操作性、易用性、高效、可靠以及經濟性，具有較強的現實推廣意義。

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