礦建工程中破碎圍巖硐室圍巖控制技術分析

胡凱凱

摘要：本文針對深部大斷面破碎圍巖硐室出現的變形較大和支護不便等問題進行全面的分析，分析硐室圍巖變形的特征和原理，確定圍巖支護的原則，結合實際的案例來提出合理的支護方案，通過現場的觀測來提出相應的措施，更好地滿足硐室正常的使用需要。

關鍵詞：礦建工程;破碎圍巖;硐室圍巖;控制技術

最近幾年來，我國煤炭資源開采的強度正變得越來越大。但是一些埋葬的較深和存儲條件較好的資源已經接近枯竭。隨著煤礦開采不斷加深，深度硐窒圍巖應力也會變得較大，且內部變形嚴重。本文通過引入某礦盤區的實際施工背景來對深部破碎圍巖硐窒的破壞特征和原理進行全面地分析，有效地提出聯合支護的方案，保證整個礦區施工過程更好地進行。

1硐室圍巖的概念

在地下硐窒的周圍，由于地下局部開挖而會使得圍巖硐室現變形，也會引發一定范圍內的巖土體出現重新分布的情況。而后，硐室周圍的穩定性也會因此受到影響，這個范圍內的直徑一般為硐窒直徑的3-5倍。

2實際工程案例

某煤礦主采3號煤層，煤層的結構簡單，且厚度非常穩定，幾乎屬于全區都可以被采集的煤層，而該煤礦西部盤區水泵房埋深大約為700m，主要將其布置于3號煤層上部的粉砂巖內部，距離煤層的距離大約有20m。但本煤礦硐室圍巖的強度普遍較低，且局部會有炭質泥巖存在，且普遍的粉砂巖中含有裂隙水。正是由于裂隙水的作用，從而使得硐窒圍巖的強度進一步得以下降，從而使得整體盤區水泵房圍巖出現較大程度的哦變形。經過現場測試，硐室頂板的變形最大將可以達到1300mm，拱肩變形最大可以達到1250mm。從以上的數據也可以看出，圍巖破壞的現象將會變得非常嚴重。

3硐室圍巖破壞特征

整體盤區水泵房為半網拱形，最初將會采用錨鋼索噴注+36U型的鋼封閉支架進行支護。但是整體硐窒在開挖支護之后，其圍巖的變形將會變得非常嚴重，甚至混凝土也會在施工過程中出現大面積的開裂和脫落，嚴重者甚至會影響到硐室內部基本設施的正常運行。而通過現場鉆孔和檢查就可知道，硐室兩幫的破壞要比頂板破壞更加嚴重。

4硐室圍巖破壞的主要原因

①地應力因為整個水泵房的埋深大約為700m。不僅埋深非常大，而且地應力也較高。在這種高應力的作用下，巖石的蠕動作用會變得更加明顯。在經過一段時間之后，硐室圍巖必然會發生非常嚴重的變形問題。而采用一般的支護方法將會很難達到預期的效果;②圍巖性質圍巖自身的性質將會在很長一段時間內引起硐窒被破壞，甚至使得整個硐室出現變形。從實際情況來看，盤區水泵房一直都被布置在煤層上部的粉砂巖內。加上圍巖本身顯得較為破碎，發育的完整性又較差，從而使得圍巖出現嚴重的變形;③工作面的影響工作面在同采的過程中，會使得水泵房圍巖變得更加破碎，從而使得其變形進一步增大;④施工質量通過現場觀察可以發現，水泵房最初始的支護形式主要為錨網索噴注和36U型封閉支架結合起來的支護結構。但是經過一段時間的觀察之后，可以發現鋼棚后面沒有更好地被支撐，從而使得支架受力普遍不均。

5圍巖控制的原則

①將圍巖的整體更好地統一：只有更好地將圍巖和支護結構都看作一個整體，才能夠使得整體硐窒圍巖變得更加穩定。在此過程中既要使得整體支護的結構存在一定的剛度，也要讓圍巖的整體變得協調統一;②全面注漿加固：由于整個硐室圍巖的完整性都較差，強度也較低，從而使得圍巖支護在使用的過程中難以達到預期的效果[J]。因此，必要時可采用注漿的方法來有效地加固圍巖，加強圍巖的內聚力、內摩擦角和抗拉強度，并在此過程中增加錨桿和錨索的錨固力，從而使得其不會在使用的過程中失效;③充分檢驗硐室支護的效果：在加固圍巖工作完成之后，一方面需要對硐窒礦壓現象進行全面的觀測，再對圍巖支護情況進行全面地分析，一旦發現問題則要隨時進行反饋，只有這樣才能夠更好地完善支護的方案。

6支護方案

支護的過程主要采用直徑為20mm的錨桿和長度為2400mm的左旋螺紋鋼錨桿，將錨桿的間距控制在700mm×800mm左右，并采用2支22350型樹脂錨固劑來進行加固。將錨索間距的排距控制在1400×1500mm，并將錨索的直徑控制在17.9mm左右，頂錨索的長度約為7400mm，并在之后采用4支22360樹脂錨同劑和8根錨索來全面進行布置。注意在整體過程中鋪設直徑約為6.5mm的焊接鋼筋網，并在之后架設直徑14mm的網鋼鋼筋梯。等到所有支護的工序都完成之后，再進行噴漿工作，漿液的厚度約為50mm。

7支護效果

硐窒頂板的下沉量、底鼓兩和兩幫的移近量將會隨著時間的變化而逐漸增大，基本也呈現線性增長的方式。在40-60d的時間內，圍巖變形的速度則會明顯下降，之后在60d的左右達到最大值。之后，硐室頂板的下沉量為16mm，底鼓兩為24mm，兩幫的移近量為33mm，這些數據的變化均會被規定在許可的范圍內。從現場觀測的情況來看，硐室混凝土噴層完好，并不會出現開裂或者脫落的現象，進一步說明支護的效果將會在未來變得更好，從而使得圍巖變得更加穩定。

參考文獻：

[1]程燕學.大斷面硐室錨噴注聯合支護技術[J].煤炭科學技術，2016（5）：129-133.