破碎带软岩大断面巷道支护技术研究

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1、http://www.gtjia.com破碎带软岩大断面巷道支护技术研究张建沛，刘武团(西北矿冶研究院矿山工程研究所，甘肃白银730900)摘要:根据石硐沟银多金属矿深部开采时主斜坡道掘进遇松软破碎带时的支护情况，通过对围岩物理力学特性研究，及原有管棚钢架支护破坏机理分析，提出了适用于该矿的钢管帷幕法前探支护+36U型钢+壁后注浆的支护方案，并进行了现场实践，取得了预期效果。关键词:深部开采;膨胀;软岩;柔性支护;壁后注浆1引言矿产资源是经济发展和社会进步的重要物质保障，随着我国经济的迅猛发展，对矿产资源需求也在逐年增加，这也使得对资源的开采开始从

2、浅部向深部过渡。开采深度的增加，使得施工井巷工程时遇到复杂地质条件的概率增大，而对松软岩层如何支护的问题也日趋突出，尤其是在开拓过程中出现大断层松软破碎带时，采用正常的施工方式和传统的锚网喷+工字钢钢架管棚联合支护已不能满足安全生产要求，如何对松软破碎带软岩巷道采取有效的支护方式，已成为制约矿山向深部安全开采的一大关键问题，探索有效的支护方式势在必行。本文就结合石硐沟银多金属矿深部开采时主斜坡道掘进遇松软破碎带的支护情况，通过对围岩物理力学特性研究，及初期采用管棚钢架支护方式破坏的原因分析，最终确定采用钢管帷幕法前探支护+36U型钢+壁后注浆的支护

3、方案，经过现场实践，取得了良好的支护效果。2工程地质条件分析2．1工程概况石硐沟银多金属矿位于祁连造山带西段石硐沟一带，东起疏勒山，西起石硐山，矿区有简易道路通鱼儿红牧场，经鱼儿红乡有乡级公路通玉门市。矿区分两期建设，一期工程于2008年开始建设并已投产，开拓方式采用平硐溜井。二期深部工程采用主斜坡道－竖井的开拓方式，目前正在基建阶段。主斜坡道在开凿过程中，随着工程延伸，在主斜坡道掘深部首采中段联络道时，由于受断层等地质构造影响，该段巷道，岩层节理裂隙极为发育，纵横交错相互切割，形成了许多弱面，岩层之间不连续面容易发生离层，巷道围岩稳固性极差，按原

4、设计支护方案出现了巷道前掘后修、修后又修的被动局面。同时由于设备运输要求，巷道断面较大，而且作为二期的主控工程，该巷道服务年限较长，巷道支护必须充分考虑时间因素的影响，这些都给巷道的支护增加了一定难度。2．2工程地质条件根据地勘资料及斜坡道工程实际揭露状况来看，工程主要布置在白云母石英片岩中，该岩石裂隙发育较差，岩石完整，工程地质条件较好。但由于受切层断裂带的影响，部分工程需穿过断裂破碎带及影响带，通过现场揭露岩层情况及岩样室内试验可知，破碎带围岩主要由灰黑色绢云千枚岩、硅化灰岩、岩粉、胶结物等构成，节理裂隙发育，分布无规律，岩石呈松散土体状、碎块

5、状和泥状物，遇水有膨胀现象，具有明显的流变特性，对巷道的稳定影响很大。根据相关资料可知，该段岩层，吸水性较强，软化系数低，为软岩类型，同时巷道开挖后，如不及时封闭围岩，岩体在强度急剧降低的同时会产生较大的膨胀应力，所以该岩组为典型的碎裂结构岩体，也是本次支护的重点对象。3巷道失稳、工字钢架破坏原因分析根据石硐沟银多金属矿破碎带段工程地质条件分析可知，该段岩石属于典型的碎裂结构膨胀型岩体，此类岩体亲水性强、膨胀率高、膨胀压力大、强度低、崩解性强，这也使得在此类岩体中开挖巷道稳固性较差。http://www.gtjia.com掘进巷道时，开挖后的巷道围

6、岩松动，裂隙扩大，孔隙度增加，围岩应力场将重新分布，巷道围岩周边发生变形进入塑性状态。由于开挖巷道破坏了围岩原有的自然状态，自有含水量和工程引起的含水量将会增加，这时膨胀围岩将产生膨胀变形，如果不及时对巷道进行支护，或者选择的支护方式不当，巷道就会引起过大的变形，最终破坏。膨胀类围岩，开挖后变形量较大，如果采取原设计的支护方式，即开挖结束后，喷浆、架设工字钢钢架、再挂网喷浆，则因喷射混泥土终凝时，达到承力性能的时间需要十多个小时，使得混凝土和钢架不能形成一个整体，同时工字钢钢架不能有效的吸收膨胀围岩的变形能，从而使钢架发生扭曲、变形破坏，进而导致喷

7、射混泥土开裂、脱落，严重时发生塌方。4巷道支护技术对策通过以上对巷道失稳的原因分析和工字钢支护破坏的机理分析，提出对此类围岩支护技术对策的几点意见:⑴超前护顶。由于破碎段围岩的物理力学性质较差，巷道开挖后围岩自身难以形成支撑环来维持巷道稳定，同时该段岩石较为破碎，掉顶严重，必须进行超前支护，才能保证永久支护过程中的安全。超前护顶就是对不稳固岩层顶帮进行超前加固，使得打入后的刚性材料与围岩一起构成刚性网梁，具有一定的承载能力和加固作用。使得开挖后的松动围岩顶帮在刚性网梁的作用下，变单向受力为双向受力或多向受力，减少了围岩碎胀力及围岩与原岩的离层度，控

8、制围岩冒落，使得永久支护在安全条件下作业。⑵适当让压。如前分析膨胀性岩石支护的主要对象是开挖后其破碎过程中产生的碎胀力，巷