矿体深部开拓巷道围岩变形原因分析及防治

贾吉达

摘 要： 矿井深部地质结构较为复杂，围岩变形一直是困扰铁矿企业的一大难题，铁矿矿井深部与开拓巷道围岩施工不佳不仅会导致整体项目施工受到严重的阻碍，还对施工人员的人身安全造成重大威胁。为了保证铁矿企业施工人员的人身安全以及铁矿企业的根本利益，需要谨慎对待矿井等基础工程建设。本文对铁矿矿井的深部开拓以及巷道围岩变形情况进行原因分析并给出实际的防范措施。

关键词： 矿井深部开拓;巷道围岩;变形原因;防治

【中图分类号】TD322 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.255

引言：矿井深部开拓施工当中，对于围岩变形进行控制是非常重要的，并且如何做好主动支护技术的应用是其中的关键。主动支护形式中较为常见的一种，就是锚杆支护。锚杆支护支护已经广泛的应用于施工当中，并且锚杆支护的方式发生了较大的发展与进步，主动式的防护模式已经逐渐替代了传统被动的棚架支护方式。针对于一些深度软岩的苛刻作业环境，需要针对于其中开裂现象进行深入的研究，并且采用具有针对性的支护。经过大量的理论实践分析验证，针对于预拉力进行调整，可以有效的对支护效果不佳的情况进行改善，并且提高支护约束力，减少有害变形。下文对于矿井深部开拓巷道围岩变形原因进行了深入的分析，并且就防治矿井深部开拓巷道围岩变形的相关措施进行提出和探讨。

1 围岩变形原因分析

1.1 预拉力钢绞线锚杆安装不到位

部分岩石较为坚硬，现场施工时为了能够提高效率与整体进度，采用光面爆破导致巷道轮廓严重损坏，造成梁空区域的顶板掉落以及受力不均衡的现象，使巷道整体断面呈现不规则的状态，而且局部巷道没有锚杆等加强支护措施，整体施工质量较差，这是导致巷道围岩变形的原因之一。经岩石力学的岩石破坏原理可知，剪应力是其他两个主应力差值的一半，而岩体的破坏往往是由剪应力破坏而产生的。尤其是在矿井深部进行开采挖掘后，则会遇到相当大的剪应力，而围岩稳定性则会较差，导致整体巷道支护较为困难，为此必须根据地应力本身的情况，进一步采取相应的支撑措施，既保证施工安全又能兼顾经济效益。

1.2 使用技术缺陷

我国大部分铁矿矿井进行巷道开拓多采用锚网喷技术，对于局部巷道使用钢材与喷浆以及锚索加固相结合的支撑方式，但是从实际效果来看，这种技术仍然存在较大的弊端，防护效果并不理想，巷道的顶部与肩部表面极易受到变形的破坏，最终出现混凝土漿皮脱落与破坏，此种情况较为严重。而且架棚在整体维护过程中，巷道自身围岩结构不稳定，导致整体施工项目受到阻碍，其具体表现在：首先巷道所处环境不稳定，岩层与岩性较为破碎，巷道整体变形较大，其主要表现为巷道顶部与肩部以及两边局部都有明显大规模的变形，尤其是架棚施工后整体效果不明显;其次，巷道岩性整体较为破碎，现场施工中多处巷道整体变形大，而且局部有明显的滴水现象。即使部分巷道在架设U型棚下，架棚后巷道也会变形但是其变形效果较小，水仓的巷道上部整体破碎，通过架棚后效果较好，但是有部分架棚区域也出现了巷道上部压裂与变形的严重情况。

2 巷道围岩稳定性分析

在巷道开挖以后，围岩的平衡状态被打破，围岩应力重新分布，如支护不及时，巷道会出现冒顶、片帮的现象。通过对港里矿区现场调查发现，一般巷道属于拱形巷道，具有施工便捷、断面利用率高的特点。依据巷道的地质条件进行分析可知，影响巷道围岩稳定性的因素主要有以下2点：

a）巷道围岩强度的影响。巷道开挖以后，在巷道两帮形成较高的支承压力，矿体强度较低，在支承压力作用下，围岩表面发生拉裂破坏，两帮发生鼓出现象直至片帮，发生局部失稳，直至巷道整体失稳。

b）巷道的跨度较大。大断面巷道在掘进过程中，毛宽5.4m，净宽5.2m，巷道跨度较大。巷道跨度越大，巷道顶板下沉的挠度越大，也就说明巷道越宽，顶板下沉弯曲越严重，越容易发生破坏。

3 预拉力钢绞线锚杆技术

针对于这种变形的原因，锚杆支护技术中预拉力钢绞线锚杆的应用可以有效的对其防治，并且减少变形速度，控制变形量，保证围岩运动的平缓化。通过这种方式，可以有效的保证预拉力，并且提高对于围岩的控制水平。在锚杆支护应用中，由于锚杆支护可以对受力进行同步和均匀的保证，真正的对以往支护方式中围岩受力不均匀与受力不同步的现象进行了改进。通过风动油泵来提供动力，保证了涨拉过程的快捷、方便、安全与可靠，避免了人工操作的误差。

3.1 预拉力钢绞线锚杆技术创新点

首先，与原有模式所使用的各项技术分析对比，预拉力钢绞线锚杆技术的创新点在于其能够切实将各项预拉力加以整合，并切实提升自身预拉力上限，加大主动约束力，进一步提升预拉力效果。传统全螺纹钢锚杆在预应力矩条件下常发生预拉力降低、预拉力不足的情况，较此类新式技术而言存在较大弊端;其次，针对工程开展过程中的爆破问题展开分析，一旦出现爆破情况，传统模式的支撑道具常出现晃动、松动的现象，随着震动次数逐渐增加，此类支撑过程中所出现的具体现象将会逐渐增大，最终导致较为严重的问题出现。

3.2 实际过程中的预拉力钢绞线锚杆安装

安装过程中，首先确定使用材料的具体参数，随后填装锚固剂。现阶段应用较为广泛的锚固剂为MSK2335型，此类型锚固剂的分类按照固定速度计算。安装工作开始前，将锚固端头散开口外露长度不少于30mm，以便于后期注浆加固。

结语：总而言之，造成矿井深部开拓巷道围岩变形的因素有很多，并且相关人员需要对多门学科的理论进行综合的运用，采用针对性的支护措施。针对于此类变形问题的防治，锚杆支护技术中预拉力钢绞线锚杆的应用是一项重要的技术，其具有较强的可操作性、易用性、高效、可靠以及经济性，具有较强的现实推广意义。

参考文献

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