礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖控制技術分析,職稱論文

礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖控制技術分析,職稱論文內(nèi)容摘要：近年來，隨著我們國家鐵礦資源的大力開采，礦產(chǎn)資源深度不斷增加，礦產(chǎn)淺部資源逐步干涸，故而地下硐室開采建設施工也日益増多。然而，由于地下硐室圍巖地質(zhì)條件過于復雜、構(gòu)造應力相對較大等不確定因素增加，礦產(chǎn)資源地下硐室穩(wěn)定遭到嚴重影響。大型硐室群的穩(wěn)定性受損，則會造成一定災難，影響礦建工程施工作業(yè)。本文以A礦區(qū)為研究背景，通過現(xiàn)場勘測結(jié)合理論性知識，對礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖的穩(wěn)定性進行系統(tǒng)研究，分析了礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、構(gòu)造應力和硐室穩(wěn)定性。本文關鍵詞語：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，我們國家鐵礦資源開采力度加大，開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采范圍加深。伴隨鐵礦資源開采深度的增加，鐵礦資源開采設備高度趨于機械化、重型化，導致深度硐室圍巖應力相應加大，圍巖層內(nèi)部變形嚴重[1]。本文通過A礦區(qū)施工的實際情況，全面分析圍巖層內(nèi)部變形原因。通過結(jié)合理論知識及其現(xiàn)場施工情況來探究硐室圍巖層變形的主要原因。同時，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家礦產(chǎn)資源儲量大，資源種類豐富。但是，我們國家礦產(chǎn)資源特點是淺部礦產(chǎn)資源少，深部礦產(chǎn)資源較多，導致長期以來礦產(chǎn)資源開采成本高、難度較大等問題。作為國民經(jīng)濟的重要部分，礦產(chǎn)工業(yè)的發(fā)展關乎著我們國家國民經(jīng)濟能否穩(wěn)定地向前發(fā)展，因而，我們國家高度重視礦產(chǎn)資源開發(fā)。然而，最近幾年，我們國家經(jīng)濟發(fā)展迅速，礦產(chǎn)資源需求量過大，礦產(chǎn)資源開發(fā)越來越多，很多開采條件較好、易開采的淺層資源已經(jīng)接近干涸。為了適應市場需求，我們國家努力探尋新的資源。隨著礦產(chǎn)資源勘測技術的不斷進步，我們國家礦產(chǎn)資源開發(fā)不斷向深部發(fā)展，深部礦產(chǎn)資源也不斷被發(fā)現(xiàn)和開采。1.2礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖研究意義近年來，礦產(chǎn)資源逐步向深部開采，礦石的開采費用隨之增高，開采成本日益增加。伴隨著我們國家礦產(chǎn)資源不斷向深部發(fā)展，礦產(chǎn)資源開采給周圍環(huán)境也帶來負面影響，礦產(chǎn)開采與生態(tài)發(fā)展互相沖突。在我們國家資源保障體系中，深部礦產(chǎn)資源的開采占有很大影響。假如大型礦產(chǎn)深部資源仍然采用傳統(tǒng)開采方式，那么大量的排土場及尾礦庫將加速生態(tài)環(huán)境、人文環(huán)境的不斷惡化。因而，深部礦產(chǎn)資源開采應打破常規(guī)，陳舊革新。面對這些問題，本文以A礦區(qū)開采工程為背景目的，通過現(xiàn)場調(diào)查、測試等手段，對深部礦產(chǎn)資源開采進行穩(wěn)定性分析，為以后類似深部礦產(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內(nèi)容本文以A礦區(qū)工程背景，通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，收集相關數(shù)據(jù)，進行全面系統(tǒng)性分析研究，利用水壓致裂進行地應力測試，獲得A礦區(qū)應力分布規(guī)律，對A礦區(qū)硐室圍巖層開挖高度穩(wěn)定性的影響進行研究，為下一階段的工程施工提供一定的技術指導。2深度資源開采問題分析2.1A礦區(qū)硐室圍巖地質(zhì)圍巖穩(wěn)定性差從現(xiàn)場勘測來看，A礦區(qū)位于東南位置，礦區(qū)內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造相對復雜，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)造有效應力減小由于地震的作用，地殼中斷層發(fā)生運動，對斷層的受力特性影響很大。相對于A礦區(qū)斷層區(qū)域破碎的圍巖來講，地表水有可能通過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)中會產(chǎn)生孔隙壓力，使得巖體的有效應力減小，有效圍壓降低，巖體有效強度降低。地下水不斷運動，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性質(zhì)，減小巖體之間的摩擦力，減小斷層面上的剪切應力與巖體強度。同時，隨著斷層區(qū)域裂隙水壓力的不斷增大，圍巖自重加大，超出本來可承受的范圍，最終引起各種地質(zhì)災禍。2.3A礦區(qū)硐室圍巖變形原因在A礦區(qū)開采經(jīng)過中，邊墻變形基本持續(xù)保持增加狀態(tài)。主要原因是邊墻開挖，對頂拱上部圍巖構(gòu)成明顯的拱效應，導致圍巖變形減小。這與很多地下硐室群開挖經(jīng)過中變形的監(jiān)測規(guī)律基本一致，隨著后期開挖的持續(xù)進行，頂拱再次出現(xiàn)下沉，但是變形基本保持穩(wěn)定[3]。而硐室開挖經(jīng)過中，邊墻變形基本上持續(xù)增加，直至開挖結(jié)束。隨著開挖深度的增加，硐頂切向應力將由拉應力轉(zhuǎn)化為壓應力，壓應力逐步增大，使得拱頂?shù)膰鷰r應力得到一定改善，而拱部剛開挖時，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路進行支護加固。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，并鋪設鋼筋網(wǎng)，保證其與幫部噴網(wǎng)層搭接起來，與幫部連接成整體，然后澆灌混凝土構(gòu)成反底拱構(gòu)造，并鋪設素混凝土。施工中要求短掘短支，嚴格控制循環(huán)進尺并及時完成初次支護。掘進循環(huán)進尺控制在700mm左右并與型鋼支架排距基本一致[4]。掘進到達型鋼支架排距時，及時架設型鋼支架，支架全斷面架設，在棚后鋪設鋼筋網(wǎng)并進行噴漿封閉，然后在棚外鋪設一層鋼筋網(wǎng)，同時預埋充填注漿管。由于該類型進路圍巖較為軟弱、容易破碎，因而，施工時盡量減少每循環(huán)裝藥量，以減輕對圍巖的擾動。噴漿完成后，要求對硐室壁后進行注漿。注漿管集中注漿經(jīng)過中，應注意保證注漿充填密實，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。當型鋼架設4排以上并完成壁厚充填注漿后，要及時澆筑底板。3.2應用地應力測量人們要根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和井下巖體毀壞狀況提供的信息來確定應力方向。油田施工中所用水壓致裂法相對簡單實用，該方式方法被大量應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力測試中，水壓致裂法也被應用。水壓致裂法測量簡單，設備易操作，測量數(shù)值便于觀測，特別實用。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，盡管硐室開采層間的高度不盡一樣，但是每個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。開挖數(shù)據(jù)表示清楚，礦建工程中，破碎圍巖硐室圍巖的開挖深度越大，變形范圍越大。為加強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，有效預防破碎圍巖硐室圍巖邊墻變形。4結(jié)論近些年，我們國家大力開采鐵礦資源，淺部礦產(chǎn)資源逐步干涸，礦產(chǎn)資源深度不斷增加，故而地下硐室開采建設施工也日益増多。然而，地下硐室圍巖地質(zhì)條件過于復雜，構(gòu)造應力較大，嚴重影響地下硐室穩(wěn)定。本文借鑒前期經(jīng)歷體驗，以A礦區(qū)實際現(xiàn)場開采為例，對礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖深部開采進行全面研究，進一步提升破碎圍巖硐室圍巖的穩(wěn)定性，以推進破碎圍巖硐室圍巖建設。以下為參考文獻[1]吳運杰.高地應力隧道巖爆毀壞機理及