礦山破碎巖層地段井巷掘進(jìn)的施工技術(shù)

張勇

（攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司特種工程分公司　四川省　攀枝花市　617000）

礦山破碎巖層地段井巷掘進(jìn)的施工技術(shù)

張勇

（攀鋼集團(tuán)工程技術(shù)有限公司特種工程分公司四川省攀枝花市617000）

隨著我國(guó)鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鐵礦石原料的需求不斷增加，為了促進(jìn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展，我們必須對(duì)鐵礦開(kāi)發(fā)的技術(shù)進(jìn)行深入的研究。一直以來(lái)，鐵礦開(kāi)采的最大技術(shù)問(wèn)題就是破碎巖層井港掘進(jìn)及巖層支護(hù)，是必須重點(diǎn)研究并解決、改善的技術(shù)問(wèn)題，這兩種技術(shù)的完善可以讓破碎巖層的鐵礦得以安全、全面的開(kāi)采。破碎巖層井巷掘進(jìn)與支護(hù)在高應(yīng)力的條件下進(jìn)行，提升掘進(jìn)技術(shù)水平，是當(dāng)前必須解決的重點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題。

破碎巖層；井巷掘進(jìn)；施工技術(shù)

在我國(guó)自然資源中，我國(guó)鐵礦資源非常豐富，由于我國(guó)鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鐵礦的需求不斷提高。大量開(kāi)采鐵礦，需要開(kāi)掘大量的巷道，而開(kāi)掘的過(guò)程中，掘進(jìn)技術(shù)是鐵礦開(kāi)采的重要生產(chǎn)技術(shù)，掘進(jìn)技術(shù)的問(wèn)題直接影響到了鐵礦開(kāi)采的能力、開(kāi)采的效率以及安全，值得人們深入研究和探討。

1　影響巷道圍巖穩(wěn)定的原因

巷道圍巖的巖體結(jié)構(gòu)以及特征所處的力學(xué)狀態(tài)、巖體所處的力學(xué)狀態(tài)都可以影響到巷道圍巖的穩(wěn)定性，同時(shí)也是對(duì)巖體穩(wěn)定性進(jìn)行確定的基礎(chǔ)，并且是決定巖體是否穩(wěn)定的重要因素。從巖性的角度來(lái)看，可以將圍巖分為兩個(gè)類(lèi)別，分別為塑性圍巖、脆性圍巖。其中塑性圍巖主要包括了土質(zhì)巖石，破碎松散巖石以及其他吸水后膨脹的巖石，這種巖石的風(fēng)化速度很，力學(xué)強(qiáng)度低，遇到水后會(huì)容易出現(xiàn)軟化、膨脹、崩塌等等不良現(xiàn)象，因此，這種巖體直接影響到了巷道圍巖的穩(wěn)定性。脆性圍巖中包含了堅(jiān)硬的巖體或者半堅(jiān)硬的巖體，由于巖體本身的強(qiáng)度高于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，所以，其圍巖強(qiáng)度的大小完全取決于巖體的結(jié)構(gòu)，對(duì)巖石本身的性質(zhì)無(wú)明顯影響[1]。

圍巖的結(jié)構(gòu)狀態(tài)一般都是用破碎或完整的狀態(tài)來(lái)表示，當(dāng)一個(gè)完整狀態(tài)下的巖石在長(zhǎng)時(shí)間的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)之下，會(huì)使其斷裂、破碎、變形等等，不同程度的改變了巖體原來(lái)的狀態(tài)。所以，結(jié)構(gòu)上的完整度或破碎狀態(tài)可以看出，在一定的程度上，巖體所受到地質(zhì)運(yùn)動(dòng)上所產(chǎn)生的位移程度。圍巖破壞程度，在巷道的穩(wěn)定性中起到主要作用，巖性在相同條件下，巖體破碎后，圍巖就會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)的狀況[2]。對(duì)于脆性圍巖來(lái)說(shuō)，脆性圍巖的強(qiáng)度取決于柔軟結(jié)構(gòu)面的發(fā)育以及分布的特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)面對(duì)于脆性圍巖的穩(wěn)定性的影響，不但取決于結(jié)構(gòu)面的本身特點(diǎn)，同時(shí)與結(jié)構(gòu)面的組合與巷道挖取的方向有著緊密的關(guān)聯(lián)。只有當(dāng)圍巖內(nèi)出現(xiàn)有利于塌落的分離體，并且尺寸小于洞跨市的時(shí)候，此時(shí)，脆性圍巖才會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象[3]。

2　港巷支護(hù)方式

巷道使用的支護(hù)方式有很多，每種支護(hù)方式的效果都均有不同，其中木材支架支護(hù)、金屬架支護(hù)，整體式混凝土支護(hù)等等都是巷道中經(jīng)常使用的支護(hù)方式，它們的支護(hù)效果均有不同，以及合適使用的范圍作用都不同[4]。通過(guò)表1可以看出，不同的支護(hù)方式具有不同的作用和特點(diǎn)。

3　井巷掘進(jìn)技術(shù)

井巷高效掘進(jìn)技術(shù)主要有著三種方式：①我國(guó)現(xiàn)廣泛使用的一種掘進(jìn)技術(shù)，是一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)和單體錨桿機(jī)配套的作業(yè)線，這種掘進(jìn)技術(shù)適用范圍十分廣泛；②一種適用于我國(guó)神東、萬(wàn)利等礦區(qū)，是由連續(xù)采掘機(jī)與錨桿鉆車(chē)配套的施工技術(shù)，是一種不間斷進(jìn)行持續(xù)開(kāi)采的采煤機(jī)器，不僅如此還能同時(shí)對(duì)多個(gè)巷道進(jìn)行掘進(jìn)，并且開(kāi)采時(shí)可以交叉換位繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)；③一種特殊礦區(qū)適合使用的開(kāi)采方式，掘錨機(jī)組掘進(jìn)、錨漿一體化的掘進(jìn)新技術(shù)，不過(guò)此技術(shù)當(dāng)前還在試用階段，并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用[5]。但由于在某些礦產(chǎn)地區(qū)都是都是巖漿的主要活動(dòng)地區(qū)，在礦區(qū)的脈巖中含有石英石脈、石英斑巖脈等等。更是有的礦區(qū)有斷裂的破碎帶，斷層影響帶以及接觸破碎帶等等，并且在巖體的周?chē)鷥?nèi)裂縫地帶很多。因此在破碎巷道掘進(jìn)無(wú)法使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工作，一直是鐵礦生產(chǎn)所面臨的巨大問(wèn)題[6]。

表1　不同的支護(hù)方式對(duì)比

4　破碎巖層井巷掘進(jìn)施工技術(shù)

現(xiàn)在在很多礦山中都能遇到不穩(wěn)固巖層的情況，當(dāng)前都是使用“繞道”的避開(kāi)不穩(wěn)固巖層，這種“繞道”的方式開(kāi)采，應(yīng)用這種方式對(duì)于施工開(kāi)采的成本太高了，這種技術(shù)對(duì)于經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)這種“繞道”的方式不是很明智，并且不適合對(duì)鐵礦的探查，可能導(dǎo)致許多鐵礦由于沒(méi)有探查到位而流失，通過(guò)施工技術(shù)人員在施工實(shí)際中對(duì)破碎巖層地帶的不斷研究努力之下得出，片幫與冒頂?shù)那闆r均可以得到有效的控制。

通過(guò)以上情況得知，可以使用相對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)（小斷面超前光爆破掘進(jìn)施工技術(shù)），這種爆破式的掘進(jìn)技術(shù)本身有很多的優(yōu)良特點(diǎn)，這些特點(diǎn)主要是由形成斷面的兩個(gè)過(guò)程所表現(xiàn)出來(lái)的：

（1）使用小段布控孔鑿巖和爆破。

（2）布置對(duì)巷道斷面的周邊孔，利用爆光、爆層等技術(shù)或者使用非爆破的方式一直掘進(jìn)到巷道的邊界。

然后使用噴漿、澆漿、錨漿、注漿多種支護(hù)技術(shù)結(jié)合對(duì)巷道進(jìn)行支護(hù)，這種技術(shù)對(duì)于巷道的支護(hù)有很大的效果，施工過(guò)程之中當(dāng)巷道挖開(kāi)之后立即噴射混凝土（厚度為40～60mm），對(duì)其先進(jìn)行一次臨時(shí)的支護(hù)效果，等到被爆破的巷道基本穩(wěn)定下來(lái)后，利用鋼筋混凝土對(duì)已經(jīng)開(kāi)鑿臨時(shí)支護(hù)的巷道進(jìn)行永久的支護(hù)，并且對(duì)巷道使用錨桿以及鋼筋進(jìn)行進(jìn)一步加強(qiáng)支護(hù)，有效的將支護(hù)效果提升，最后進(jìn)行壁厚注漿加固支護(hù)。這是多種結(jié)合式的支護(hù)方式，對(duì)臨時(shí)支護(hù)的進(jìn)行了充分的發(fā)揮（臨時(shí)支護(hù)左右有：讓壓作用、錨桿金屬網(wǎng)組合支護(hù)、注漿膠凝加固作用）。其中的注漿膠凝支護(hù)是這幾種支護(hù)方式中最有效果的一種方式，這種支護(hù)方式將其他的支護(hù)方式統(tǒng)一完美的進(jìn)行了結(jié)合，最終形成了一個(gè)聯(lián)合承受壓力的整體。

在已經(jīng)出現(xiàn)冒頂或破碎巖層地段，噴漿料這種方式只能使得圍巖表面的裂縫以及冒落的松散巖塊進(jìn)行暫時(shí)的封閉，當(dāng)巷道再次受到爆破產(chǎn)生的震動(dòng)影響時(shí)，已經(jīng)松動(dòng)地段將會(huì)逐步增大，其中巖體將會(huì)自行脫落，原來(lái)的巖體變成松散體，使得圍巖松動(dòng)的部分再一次的加深松動(dòng)，使用的錨桿的支護(hù)作用失去效果，同時(shí)澆灌的混凝土也會(huì)成為單獨(dú)形式存在的一個(gè)支護(hù)體。但是巷道在進(jìn)行過(guò)噴、澆、錨、網(wǎng)支護(hù)后再進(jìn)行過(guò)注漿后，注漿液會(huì)把松散巖塊與原巖塊的縫隙進(jìn)行填充，粘合起來(lái)，再次形成一個(gè)整體，成為具有承壓作用的抗壓結(jié)構(gòu)體。

5　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在破碎巖層井港施工過(guò)程中，要以提高鐵礦采區(qū)進(jìn)度、安全生產(chǎn)保證經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)。在破碎巖層這種存在極大安全隱患的特殊地段進(jìn)行施工，在確保安全的情況下進(jìn)行開(kāi)采，為企業(yè)創(chuàng)造效益。針對(duì)破碎巖層的施工，在破碎巖層施工中依舊存在著技術(shù)上的不足，我國(guó)破碎巖層施井巷掘井技術(shù)還有待提高，相關(guān)人員應(yīng)該繼續(xù)深入進(jìn)行實(shí)踐探究。

[1]何俊材，朱恒忠，高榮.巷道快速掘進(jìn)技術(shù)在貴州省煤與瓦斯突出煤層中的探討與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，01（5）：168～170.

[2]賀楠，陳傳波.論高效掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014，33（23）：141～142.

[3]金玉生.深部大斷面巖石巷道機(jī)械化高效掘進(jìn)技術(shù)研究[J].科技致富向?qū)В?012，14（26）：272+302.

[4]尹俊濤，尚彥軍，傅冰駿，曲永新.TBM掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展及有關(guān)工程地質(zhì)問(wèn)題分析和對(duì)策[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2005，03（12）：389～397.

[5]聶曉飛.淺談如何于施工中實(shí)施快速掘進(jìn)技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012，09（25）：158～159.

[6]樊磊.我國(guó)礦井巷道掘進(jìn)技術(shù)和裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].科技傳播，2013，03（12）：83+85.

TD263

A

1673-0038（2015）23-0239-02

2015-5-22

張勇（1972-），男，四川安岳人，大專(zhuān)，從事礦山建設(shè)工作。