礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖控制技術(shù)分析,職稱(chēng)論文

礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖控制技術(shù)分析,職稱(chēng)論文內(nèi)容摘要：近年來(lái)，隨著我們國(guó)家鐵礦資源的大力開(kāi)采，礦產(chǎn)資源深度不斷增加，礦產(chǎn)淺部資源逐步干涸，故而地下硐室開(kāi)采建設(shè)施工也日益増多。然而，由于地下硐室圍巖地質(zhì)條件過(guò)于復(fù)雜、構(gòu)造應(yīng)力相對(duì)較大等不確定因素增加，礦產(chǎn)資源地下硐室穩(wěn)定遭到嚴(yán)重影響。大型硐室群的穩(wěn)定性受損，則會(huì)造成一定災(zāi)難，影響礦建工程施工作業(yè)。本文以A礦區(qū)為研究背景，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)結(jié)合理論性知識(shí)，對(duì)礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)研究，分析了礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、構(gòu)造應(yīng)力和硐室穩(wěn)定性。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：礦建工程;破碎圍巖;硐室圍巖;ResearchonControlTechnologyofSurroundingRockinBrokenSurroundingRockChamberinMiningEngineeringTANJieSpecialEngineeringBranchofPangangGroupEngineeringTechnologyCo.,Ltd.Abstract：Inrecentyears,withthevigorousexploitationofChinasironoreresources,thedepthofmineralresourcescontinuestoincrease,andtheshallowresourcesofmineralresourcesaregraduallydepleted,sotheconstructionofundergroundchamberminingisalsoincreasing.However,duetotheincreasedcomplexityofthesurroundingrockgeologicalconditionsoftheundergroundchamberandtherelativelylargestructuralstress,thestabilityoftheundergroundchamberofmineralresourceshasbeenseriouslyaffected.Damagetothestabilityofthelargegroupofchamberswillcauseacertaindisasterandaffecttheconstructionoperationsofmineconstructionprojects.TakingmineAastheresearchbackground,thispapersystematicallystudiedthestabilityofthesurroundingrockinthebrokenwallrockchamberinthemineconstructionprojectthroughfieldsurveyandtheoreticalknowledge,andanalyzedthegeologicalstructure,tectonicstressandchamberstabilityoftheminearea.近些年，我們國(guó)家鐵礦資源開(kāi)采力度加大，開(kāi)采條件較好的鐵礦資源接近干涸，人們不得不將鐵礦資源開(kāi)采范圍加深。伴隨鐵礦資源開(kāi)采深度的增加，鐵礦資源開(kāi)采設(shè)備高度趨于機(jī)械化、重型化，導(dǎo)致深度硐室圍巖應(yīng)力相應(yīng)加大，圍巖層內(nèi)部變形嚴(yán)重[1]。本文通過(guò)A礦區(qū)施工的實(shí)際情況，全面分析圍巖層內(nèi)部變形原因。通過(guò)結(jié)合理論知識(shí)及其現(xiàn)場(chǎng)施工情況來(lái)探究硐室圍巖層變形的主要原因。同時(shí)，根據(jù)變形原因，合理分析圍巖層穩(wěn)定控制的原理，有效提出解決方案，以保證A礦區(qū)圍巖層施工安全高效進(jìn)行。1礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖現(xiàn)在狀況1.1礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖背景我們國(guó)家礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量大，資源種類(lèi)豐富。但是，我們國(guó)家礦產(chǎn)資源特點(diǎn)是淺部礦產(chǎn)資源少，深部礦產(chǎn)資源較多，導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)礦產(chǎn)資源開(kāi)采成本高、難度較大等問(wèn)題。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部分，礦產(chǎn)工業(yè)的發(fā)展關(guān)乎著我們國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)能否穩(wěn)定地向前發(fā)展，因而，我們國(guó)家高度重視礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)。然而，最近幾年，我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，礦產(chǎn)資源需求量過(guò)大，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)越來(lái)越多，很多開(kāi)采條件較好、易開(kāi)采的淺層資源已經(jīng)接近干涸。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求，我們國(guó)家努力探尋新的資源。隨著礦產(chǎn)資源勘測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們國(guó)家礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)不斷向深部發(fā)展，深部礦產(chǎn)資源也不斷被發(fā)現(xiàn)和開(kāi)采。1.2礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖研究意義近年來(lái)，礦產(chǎn)資源逐步向深部開(kāi)采，礦石的開(kāi)采費(fèi)用隨之增高，開(kāi)采成本日益增加。伴隨著我們國(guó)家礦產(chǎn)資源不斷向深部發(fā)展，礦產(chǎn)資源開(kāi)采給周?chē)h(huán)境也帶來(lái)負(fù)面影響，礦產(chǎn)開(kāi)采與生態(tài)發(fā)展互相沖突。在我們國(guó)家資源保障體系中，深部礦產(chǎn)資源的開(kāi)采占有很大影響。假如大型礦產(chǎn)深部資源仍然采用傳統(tǒng)開(kāi)采方式，那么大量的排土場(chǎng)及尾礦庫(kù)將加速生態(tài)環(huán)境、人文環(huán)境的不斷惡化。因而，深部礦產(chǎn)資源開(kāi)采應(yīng)打破常規(guī)，陳舊革新。面對(duì)這些問(wèn)題，本文以A礦區(qū)開(kāi)采工程為背景目的，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、測(cè)試等手段，對(duì)深部礦產(chǎn)資源開(kāi)采進(jìn)行穩(wěn)定性分析，為以后類(lèi)似深部礦產(chǎn)資源提供參考資源。1.3礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖研究?jī)?nèi)容本文以A礦區(qū)工程背景，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面系統(tǒng)性分析研究，利用水壓致裂進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試，獲得A礦區(qū)應(yīng)力分布規(guī)律，對(duì)A礦區(qū)硐室圍巖層開(kāi)挖高度穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究，為下一階段的工程施工提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。2深度資源開(kāi)采問(wèn)題分析2.1A礦區(qū)硐室圍巖地質(zhì)圍巖穩(wěn)定性差從現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)來(lái)看，A礦區(qū)位于東南位置，礦區(qū)內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，礫巖層內(nèi)含有裂隙水。該礦區(qū)共發(fā)育5條斷層，區(qū)域構(gòu)造斷裂發(fā)育。A礦區(qū)東南方向地勢(shì)較高，雨季容易構(gòu)成大面積地表匯水。A礦區(qū)有地表徑流，其走向與山丘間溝谷基本一致。汛期，河水水位暴漲，枯水期，河水流量很少。A礦區(qū)主礦體的頂板主要為鈣質(zhì)黏土、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等，山礦體以疏松塊狀、粉狀為主，比擬松軟，穩(wěn)定性差。2.2A礦區(qū)硐室圍巖構(gòu)造有效應(yīng)力減小由于地震的作用，地殼中斷層發(fā)生運(yùn)動(dòng)，對(duì)斷層的受力特性影響很大。相對(duì)于A礦區(qū)斷層區(qū)域破碎的圍巖來(lái)講，地表水有可能通過(guò)各種途徑滲入地殼各部的斷層，地下水滲入斷層的破碎介質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生孔隙壓力，使得巖體的有效應(yīng)力減小，有效圍壓降低，巖體有效強(qiáng)度降低。地下水不斷運(yùn)動(dòng)，容易與圍巖巖體構(gòu)造面中夾雜的物質(zhì)產(chǎn)生水化作用而泥化，不同程度地弱化了巖石的力學(xué)性質(zhì)，減小巖體之間的摩擦力，減小斷層面上的剪切應(yīng)力與巖體強(qiáng)度。同時(shí)，隨著斷層區(qū)域裂隙水壓力的不斷增大，圍巖自重加大，超出本來(lái)可承受的范圍，最終引起各種地質(zhì)災(zāi)禍。2.3A礦區(qū)硐室圍巖變形原因在A礦區(qū)開(kāi)采經(jīng)過(guò)中，邊墻變形基本持續(xù)保持增加狀態(tài)。主要原因是邊墻開(kāi)挖，對(duì)頂拱上部圍巖構(gòu)成明顯的拱效應(yīng)，導(dǎo)致圍巖變形減小。這與很多地下硐室群開(kāi)挖經(jīng)過(guò)中變形的監(jiān)測(cè)規(guī)律基本一致，隨著后期開(kāi)挖的持續(xù)進(jìn)行，頂拱再次出現(xiàn)下沉，但是變形基本保持穩(wěn)定[3]。而硐室開(kāi)挖經(jīng)過(guò)中，邊墻變形基本上持續(xù)增加，直至開(kāi)挖結(jié)束。隨著開(kāi)挖深度的增加，硐頂切向應(yīng)力將由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，壓應(yīng)力逐步增大，使得拱頂?shù)膰鷰r應(yīng)力得到一定改善，而拱部剛開(kāi)挖時(shí)，硐室圍巖本身所具有的裂隙或爆破產(chǎn)生的裂隙可能使得不穩(wěn)定性區(qū)域的礦體發(fā)生破碎，致使整個(gè)圍巖硐室遭到變形毀壞。3硐室圍巖控制方案3.1地質(zhì)穩(wěn)定性加固方案圍巖破碎的回采進(jìn)路進(jìn)行支護(hù)加固。底板反底拱的施工可在頂、幫基本穩(wěn)定后施行。將底板彎成弧形構(gòu)造，并鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，保證其與幫部噴網(wǎng)層搭接起來(lái)，與幫部連接成整體，然后澆灌混凝土構(gòu)成反底拱構(gòu)造，并鋪設(shè)素混凝土。施工中要求短掘短支，嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺并及時(shí)完成初次支護(hù)。掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺控制在700mm左右并與型鋼支架排距基本一致[4]。掘進(jìn)到達(dá)型鋼支架排距時(shí)，及時(shí)架設(shè)型鋼支架，支架全斷面架設(shè)，在棚后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)并進(jìn)行噴漿封閉，然后在棚外鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，同時(shí)預(yù)埋充填注漿管。由于該類(lèi)型進(jìn)路圍巖較為軟弱、容易破碎，因而，施工時(shí)盡量減少每循環(huán)裝藥量，以減輕對(duì)圍巖的擾動(dòng)。噴漿完成后，要求對(duì)硐室壁后進(jìn)行注漿。注漿管集中注漿經(jīng)過(guò)中，應(yīng)注意保證注漿充填密實(shí)，提升壁后注漿的加固作用，充分改善鋼支架的承載性能，使得鋼支架受力均勻。當(dāng)型鋼架設(shè)4排以上并完成壁厚充填注漿后，要及時(shí)澆筑底板。3.2應(yīng)用地應(yīng)力測(cè)量人們要根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和井下巖體毀壞狀況提供的信息來(lái)確定應(yīng)力方向。油田施工中所用水壓致裂法相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用，該方式方法被大量應(yīng)用于水電工程和礦石工程中[5]。而在礦建工程破碎圍巖硐室圍巖的地應(yīng)力測(cè)試中，水壓致裂法也被應(yīng)用。水壓致裂法測(cè)量簡(jiǎn)單，設(shè)備易操作，測(cè)量數(shù)值便于觀測(cè)，特別實(shí)用。表1層間不同高度各硐室變形程度3.3礦區(qū)硐室圍巖變形分析在不同工況下〔硐室一次性開(kāi)挖、層間不同高度〕，各硐室的變形程度〔單位:mm〕如表1所示。如表1所示，盡管硐室開(kāi)采層間的高度不盡一樣，但是每個(gè)層間的硐室變形程度都在20～30mm，半自磨硐室頂拱變形程度為23.77mm左右，磨選硐室頂拱變形程度大約為22mm，精礦濃縮及泵站硐室頂拱變形為21mm左右，尾礦濃縮硐室頂拱變形程度為26mm左右，尾礦給料及泵站硐室頂拱變形程度為28mm左右。每個(gè)層間邊墻變形程度為10～20mm，半自磨硐室邊墻變形程度為18mm左右，磨選硐室邊墻變形程度為16mm左右，精礦濃縮及泵站硐室邊墻變形程度為14mm左右，尾礦濃縮硐室邊墻變形為14mm左右，尾礦給料及泵站硐室邊墻變形為19mm左右。開(kāi)挖數(shù)據(jù)表示清楚，礦建工程中，破碎圍巖硐室圍巖的開(kāi)挖深度越大，變形范圍越大。為加強(qiáng)破碎圍巖硐室圍巖的穩(wěn)定性，人們要減小破碎圍巖硐室圍巖深度，有效預(yù)防破碎圍巖硐室圍巖邊墻變形。4結(jié)論近些年，我們國(guó)家大力開(kāi)采鐵礦資源，淺部礦產(chǎn)資源逐步干涸，礦產(chǎn)資源深度不斷增加，故而地下硐室開(kāi)采建設(shè)施工也日益増多。然而，地下硐室圍巖地質(zhì)條件過(guò)于復(fù)雜，構(gòu)造應(yīng)力較大，嚴(yán)重影響地下硐室穩(wěn)定。本文借鑒前期經(jīng)歷體驗(yàn)，以A礦區(qū)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采為例，對(duì)礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖深部開(kāi)采進(jìn)行全面研究，進(jìn)一步提升破碎圍巖硐室圍巖的穩(wěn)定性，以推進(jìn)破碎圍巖硐室圍巖建設(shè)。以下為參考文獻(xiàn)[1]吳運(yùn)杰.高地應(yīng)力隧道巖爆毀壞機(jī)理及