探讨加筋环代替拉筋带在矿山工程支护中的应用

梁宇辉

（广东省地质局第六地质大队，广东 江门 529000）

矿山工程支护是利用矿山工程技术修建的一种支挡结构物。一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上，在矿山挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。

图1 整体式加筋土挡墙示意图

矿山支护是一种在矿山中加入拉筋的复合土，它利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善矿体的变形条件和提高矿体的工程性能，从而达到稳定矿体的目的。矿山支护技术的应用无疑是一次重大的技术创新，然而在经过大量工程实践和理论研究后逐渐发现一些不足，主要问题有①由于矿山支护作用机理的复杂性，设计人员很难把握准什么样的模型用什么理论计算比较适合矿山支护的作用机理，因此设计人员常常对理论计算数据感到信心不足，只好增加矿山支护数量提高安全系数来达到保证矿山工程安全的目的，从而导致工程费用偏高。②支护表面难以防腐以及对填料适应性较差。施工过程中如用拉筋环代替拉筋带就比较好的解决了以上矿山支护目前存在的各种问题。先把加筋环技术介绍如下。

1 以加筋环替代拉筋带

（1）加筋环的制作流程。①根据设计要求选择合适的钢筋尺寸→②将钢筋进行断料，按设计要求进行加筋环加工焊接→③涂抹沥青并外裹沥青土工布等防腐材料→④按3个钢筋环为一组和若干竖向立筋绑扎组成加筋环骨架，立筋穿过加筋环内侧→⑤用矿山开采做衬垫，并用扎丝将其与加筋环绑扎牢固。

（2）安装加筋环。矿山支护施工过程中当矿层填土碾压至某一设计标高后将矿区场地平整，按设计要求定测出加筋环圆心位置，根据设计半径画出设计圆。然后采用人工锤击或机械冲压冲切钢铲沿圆弧逐段冲切形成环沟，冲切出来的矿区环沟深度要比加筋环略高，宽度大于加筋环厚度，以刚好能放下加筋环就行。安置好加筋环后沿冲沟两侧将夯实。最后检测矿体密实度是否满足设计要求。

（3）安装墙面板。用支护设备来安装已经预制好的矿区板墙。预制板安装完成后对墙背进行填土。填土的碾压顺序为从筋带中部开始压向筋带尾部，再返回从中部向面板碾压。矿山压实机械与面板距离应保持不小于2m的安全距离，在此范围内可采用小型夯实机夯实或人工进行夯实。

2 加筋环的作用

加筋环的作用机理是充分利用钢筋受拉强度高的特征，使环内填料产生的侧向压力转由加筋环承担。当填料在垂直荷载作用下受到挤压并产生侧向膨胀，钢筋制作而成的加筋环阻断了环内侧压力向环外的传递。现场试验和大量的工程实例获得的数据表明：加筋环在垂直均布荷载作用下的受力状态与三轴试验土的受力状态相类似。加筋环比拉筋带的好处就是设计人员可以随时观察到加筋环的拉应力变化，为设计提供准确的参数和依据。

3 使用加筋环的优点

（1）填料要求低。填料的物理性质及颗粒大小对矿山支护的稳定性影响较大，一般采用不具有蠕变性能的砂质粘性土才是理想的填料，这就在一定程度上限制了这项技术的推广和应用。

（2）材料耐用性久。如果在筋带上涂上防腐材料会影响筋带与填料间的摩阻力，而没有防腐材料保护的筋带又会影响其耐久性，给矿山墙板永久性支护留下安全隐患。采用加筋环却不受此影响，钢筋制作而成的加筋环涂抹上防腐材料不会影响使用效果。

（3）施工方便。加筋环是先碾压整平填加后再冲切环沟安装加筋环，而拉筋带是先铺筋带后覆土碾压，铺设间距小施工工艺技术要求高，碾压添加时还容易把铺设好的筋带压坏或弯曲变形。所以采用加筋环替代拉筋带施工起来方便快捷。

（4）技术和经济效益好。从技术层面上分析：当设计人员需要核实自己的设计合理不合理是可以在加筋环上粘贴上电阻应变片，通过从电阻应变片上获得的数据就可以分析到加筋环此时承受多大的侧向压力。

设计人员可以在实测数据基础上进行设计和调整，这样使得工程设计具有较高的可靠度和安全性，也使得在材料利用上更加经济合理。

从经济层面上分析：以建造高10m，长100m加筋支护版为例，分别计算采用CAT拉筋带和采用加筋环所需费用多少进行比较。用加筋环来代替拉筋带，材料成本只有拉筋带费用的43%，大大节省了成本。

综合分析，使用加筋环无论是施工还是技术上、经济效益上都比拉筋带优越。

4 扩展应用设想

加筋环技术可以在众多的工程项目中得到应用，用于矿山工程地基加固，可以提高地基承载力。除了在工程上应用外还可以应用于日常生活领域，例如将加筋环连续向上叠加可以构造成超大型柔性筒仓，用来贮存矿产、矿砂等各种散装集料方便简单实用。

如果在生活垃圾的固化处理上能像矿山支护填料一样进行处理，那该技术对我们矿山生态环境的保护做出的贡献那就功不可没。

5 总结

加筋环代替拉筋带使加筋土内部的受力状态发生了很大变化，技术人员只要借助电阻应变仪就可以非常直观地观察到加筋环在矿层压力作用下产生的拉伸变形，为设计提供准确可靠的实测数据。