国内外复杂地质条件下井巷掘进与支护技术修改.doc

国内外复杂地质条件下井巷掘进与支护技术 §1.1 概述 随着施工技术和施工设备的发展，地下工程中针对软、破、富水岩层中的井巷掘进工艺有了很大的进展。 三门峡铝土矿将遇到砂卵石强含水层、松散松软层、风化带碎裂层、构造破碎带、节理裂隙强发育带和强含水层等复杂岩层中的井巷工程建设问题。 §1.2 平巷施工掘进技术 §1.2.1松软岩层中的巷道施工 金属矿山的岩层地质条件一般是较好的，但在一些矿山的巷道施工过程中，也常碰到一些断层破碎带、溶洞和含水流沙层等复杂地质条件，对巷道施工影响很大。在这样的地段，如果仍采用一般的掘进施工是难以通过的。 1）松软岩层的物理特征 松软岩层一般是指岩体破碎和岩性软弱的岩层，具有松、散、软、弱等属性。 (1)“松”系指岩石结构疏松、密度小、孔隙度大的岩层。 (2)“散”指岩石胶结程度很差或指未胶结的颗粒状岩层。 (3)“软”是指岩石强度低、塑性大或较土矿物质易膨胀的岩层。 (4)“弱”指受地质构造的破坏，形成许多弱面；如节理、片理、裂隙等破坏了原有岩体的强度，极易破碎，易滑移冒落的不稳定岩层，但其单轴抗压强度还是较高的。 2） 松软岩层类型 (1)受构造运动强烈影响和强风化的地带，如接触破碎带、断层破碎带、层间错动带、挤压破碎带、风化带等，基本呈散体结构；表现特征为总体强度低，稳定性差；其破坏形态表现为片帮、掉块或塌陷。 (2)软弱流变岩体，是指围岩塑性大，且延续时间长的岩体，如第三纪以来的沉积岩和其他一些岩体。在地压较大或埋藏较深时，常常表现出明显的流变特性，变形量大而且有较长的蠕变时间；破坏状态一般表现为顶板下沉、底板鼓起、两帮内挤等。 (3)以含黏土矿物为主的某些岩体，从成分上看主要含有蒙脱石、绿泥石、高岭土等。其主要特点是对水敏感，一般是脱水风干后爆裂或崩解，遇水膨胀或软化。 在施工实践中，有时会发生以上几种岩层同时出现的情况，这时其破坏性状态就更为复杂。 1 3） 松软岩层的主要力学特征 (1)岩层胶结程度差，怕风、怕水、怕震是它的共同特点。 (2)强度低：松软岩层强度低，凝聚力小，内摩擦角小。 (3)具有明显的流变性，表现为在初期变形速度快，变形量大，蠕变持续时间长。 (4)遇水崩解或膨胀。 (5)易受爆破震动的影响。 4） 松软岩层巷道的维护 在松软岩层中巷道施工，掘进较容易，维护却极其困难，采用常规的施工方法和支护形式、支护结构，往往不能奏效。因此，研究在松软岩层中巷道的维护问题便成为井巷施工的关键问题。 (1) 基本原则 巷道维护问题不能只看作是支护结构和材料的选择问题，而应把支护和巷道周围岩体当作互相作用的力学体系来考虑。应首先分清地压的类型，摸清围岩压力活动规律，采用不同的支护原则和维护方法，采取综合措施使巷道在服务年限内保持稳定。 (2) 主要技术措施 a 采用喷锚支护或注浆法加固围岩 在来压快的软岩中宜推广管缝式或楔管式摩擦锚杆、水泥卷锚杆；在动压软岩巷道中钢纤维喷射混凝土支护有广阔的前途。在破碎、裂隙发育或含水岩层中采用注浆加固，使水泥浆或化学浆注满裂隙，提高整体性，并可封水堵水。 b 选择合理的巷道断面形状和高宽尺寸比例 在这种岩层中巷道断面形状以采用曲线形全封闭支护为宜。应根据原岩应力与巷道断面形状和高宽尺寸比的关系确定，如当水平应力为主时，应采用宽度大于高度的横椭圆形，反之为竖椭圆形。 c 分次支护，合理选择二次支护时间 选择巷道支护时间关系到支架的强度和可缩量大小。对变形大的岩体一般要分两次支护。一次支护要紧跟工作面掘进及时施作，通常喷锚支护最有效。等围岩位移趋于稳定时，再上二次支护。二次支护刚度要较大的，故总的支护原则是先柔后刚。围岩位移趋于稳定的时间，不仅取决于岩体本身的物理力学性质，而且与一次支护的刚度密切相关，因此它的变动范围很大。为了保证二次支护的效果，最好是根据围岩位移速度和位移量的测量数据来确定二次支护的时间。如金川二矿区，一般在第一次支护后120d实施第二次支护；张家洼铁矿则为30d。 d 设置回填层 在一次支护与二次支护之间充填一层泡沫混凝土或低标号混凝土或砂子，可产生两种作用： (1)提供径向应力以稳定巷道周边岩石，使支护的应力重新分布。 (2)起衬垫作用，避免在最终(二次)支护上产生集中载荷。 e 加强巷道底板管理 2 在软岩巷道，特别是在具有膨胀性围岩中掘进巷道，多数是要发生底鼓的。防止底鼓的措施一般是用砌块砌筑底拱，也有用锚杆加固的。 f 重视涌水的处理 采取排水、疏干措施，使巷道不积水，防止对围岩溶蚀、软化、膨胀作用。 总之，要解决松软岩层巷道维护问题，一般都采用综合治理的办法，全面考虑上述技术措施，但是在保证巷道稳定的条件下，也可只采用其中一些措施。 5） 松软岩层巷道的施工方法 岩石由于受到地质构造变动的影响，如断层、褶曲等，节理、裂