特殊硐室軟巖支護(hù)技術(shù)在礦建工程中的應(yīng)用,職稱論文內(nèi)容摘要：隨著我們國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，資源需求越來越多，礦產(chǎn)企業(yè)大量涌現(xiàn)，礦建工程數(shù)量顯著增加。礦建工程存在部分特殊硐室，其具有相對特殊的功能，在礦建工程中發(fā)揮著極其重要的作用，因而其支護(hù)工作至關(guān)重要。本文重點(diǎn)研究了礦建工程中特殊硐室的軟巖支護(hù)技術(shù)，其間分析了我們國家礦建工程中特殊硐室軟巖支護(hù)現(xiàn)在狀況和存在的問題，然后探究了特殊硐室軟巖構(gòu)造支護(hù)方式，最后舉例進(jìn)行分析，以期為礦建工程施工單位、設(shè)計單位、開采單位提供理論支持。本文關(guān)鍵詞語：礦建工程;特殊硐室;軟巖支護(hù);AnalysisofSoftRockSupportingTechnologyofSpecialChamberinMiningConstructionEngineeringWANGKangpingSpecialEngineeringBranchofPangangGroupEngineeringTechnologyCo.,Ltd.Abstract：WiththerapiddevelopmentofChinaseconomy,thedemandforresourcesisincreasing,mineralenterpriseshaveemergedinlargenumbers,andthenumberofminingconstructionprojectshasincreasedsignificantly.Therearesomespecialchambersinminingconstructionprojects,whichhaverelativelyspecialfunctionsandplayanextremelyimportantroleinminingconstructionprojects,therefore,theirsupportworkisveryimportant.Thispaperfocusedonthesoftrocksupporttechnologyofspecialchambersinmineconstructionprojects,duringthisperiod,firstanalyzedthestatusquoandproblemsofspecialchambersoftrocksupportinmineconstructionprojectsinChina,andthenexploredthespecialchambersoftrockstructuresupportmethod,finallygaveanexampleforanalysisinordertoprovidetheoreticalsupportfortheconstructionunit,designunitandminingunitofthemineconstructionproject.在礦建工程的施工經(jīng)過中，部分特殊硐室處于軟巖環(huán)境，通常具有特殊功能，一旦修建完成，大多數(shù)無法進(jìn)行反復(fù)維修，建設(shè)之初就必須保障其質(zhì)量。在對特殊硐室進(jìn)行設(shè)計和施工的經(jīng)過中，人們必須深切進(jìn)入分析硐室所處軟巖環(huán)境的構(gòu)造可塑性、膨脹性等，采取合理的支護(hù)技術(shù)，制定科學(xué)的支護(hù)方案，確保支護(hù)施工到達(dá)預(yù)期效果，使軟巖環(huán)境的構(gòu)造保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，特殊硐室安全穩(wěn)定。1我們國家礦建工程中特殊硐室軟巖支護(hù)現(xiàn)在狀況隨著我們國家科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多先進(jìn)的礦產(chǎn)開采技術(shù)得到廣泛的運(yùn)用，極大地提高了礦產(chǎn)企業(yè)開采的安全性和穩(wěn)定性。當(dāng)前，在我們國家礦建工程中，特殊硐室軟巖支護(hù)技術(shù)仍有較大的提升空間，傳統(tǒng)的軟巖構(gòu)造硐室支護(hù)技術(shù)已經(jīng)無法知足實(shí)際施工需求，以致于安全事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響礦產(chǎn)企業(yè)的開采效率和施工人員的人身安全。傳統(tǒng)的軟巖構(gòu)造硐室支護(hù)方案主要存在下面問題。首先，施工單位和設(shè)計單位缺少對軟巖構(gòu)造的明確認(rèn)知。軟巖構(gòu)造的巷道變形強(qiáng)度較大，受地壓力較高，支護(hù)難度較大。根據(jù)以往的工作經(jīng)歷體驗(yàn)，使用單一的支護(hù)方式并不能夠有效地壓制復(fù)合型軟巖構(gòu)造變形力學(xué)機(jī)制，迫切需要進(jìn)行優(yōu)化。其次，大部分礦建工程所處的軟巖構(gòu)造都是高應(yīng)力膨脹性軟巖構(gòu)造，其具有較強(qiáng)的蠕動變形性。華而不實(shí)的硐室泵房排水系統(tǒng)大都采用上下交織的形式來進(jìn)行排列，非常容易遭到外界因素的影響，導(dǎo)致支護(hù)內(nèi)部構(gòu)造逐步發(fā)生脫落，最終導(dǎo)致自承圈的損壞。最后，斷層面的挑選水平有待提高[1]。2我們國家礦建工程中特殊硐室軟巖支護(hù)存在的問題2.1特殊硐室軟巖構(gòu)造缺少分析軟巖構(gòu)造的地壓大，容易變形且幅度較大，支護(hù)施工難度較高，使用單一支護(hù)方案已經(jīng)無法知足實(shí)際需求，很難到達(dá)預(yù)期效果。在設(shè)計特殊硐室的支護(hù)方案時，人們需要明確重點(diǎn)，采用綜合性的設(shè)計方案。傳統(tǒng)的硐室支護(hù)以錨噴支護(hù)為主，其長度大部分低于500m，而且要低于桿體的長度，假使遭到外部環(huán)境的強(qiáng)烈影響，很難保持正常狀態(tài)[2]。2.2硐室圍巖構(gòu)造缺乏約束在高應(yīng)力的膨脹型軟巖中開展硐室施工時，硐室中泵房的排水系統(tǒng)巷道通常需要根據(jù)上下交織布置的標(biāo)準(zhǔn)來施工，但是施工受外部爆破震動的影響非常大，華而不實(shí)相對薄弱的位置甚至?xí)l(fā)生變形，其抵抗效果也會大幅度下降，繼而出現(xiàn)松脫、蠕變等情況，逐步構(gòu)成破碎區(qū)，嚴(yán)重影響錨固圍巖自承圈的穩(wěn)定性[3]。2.3硐室斷面的選擇不合理當(dāng)前，我們國家多數(shù)礦建工程的泵房與變電所的斷面形態(tài)都是半月拱形，在對支護(hù)底板進(jìn)行混凝土澆筑的經(jīng)過中，其支護(hù)強(qiáng)度大都無法應(yīng)對膨脹型軟巖釋放的高應(yīng)力強(qiáng)度，進(jìn)而讓支護(hù)兩側(cè)的圍巖內(nèi)部構(gòu)造發(fā)生較大的蠕動變形。另外，在礦建工程中，一些特殊硐室直墻壁段的高度較大，無法有效地對抗或承受側(cè)壓力，會發(fā)生支護(hù)體脫落，假使施工單位沒有能及時發(fā)現(xiàn)并處理，就有可能引發(fā)更為嚴(yán)重的失穩(wěn)毀壞[4]。3礦建工程中特殊硐室的軟巖支護(hù)技術(shù)分析3.1臨時性支護(hù)在礦建工程中，特殊硐室施工通常會選用錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)來進(jìn)行臨時支護(hù)。首先需要確定安置錨桿孔，然后使用風(fēng)鉆將錨桿嵌入孔中，錨桿布置以矩形為主，與軟巖面不保存縫隙，以此加強(qiáng)支護(hù)的支撐力。一般來講，在井筒和管子道中，大多采用錨桿和不銹鋼網(wǎng)進(jìn)行臨時支護(hù)。需要注意的是，施工時需要根據(jù)硐室的實(shí)際情況來選擇搭接方式和網(wǎng)格規(guī)格，確保支護(hù)均勻布置，發(fā)揮臨時支護(hù)的最佳效果[5]。3.2永久性支護(hù)礦建工程特殊硐室井筒部分普遍使用混凝土支護(hù)方式，其屬于永久性支護(hù)。在支護(hù)作業(yè)中，施工單位必須保障工程施工的整體質(zhì)量，科學(xué)地選擇混凝土材料，防止遭到外部環(huán)境因素的影響，提高混凝土澆筑質(zhì)量，確保支護(hù)質(zhì)量符合國家相關(guān)保準(zhǔn)。在礦建工程特殊硐室的關(guān)鍵區(qū)域〔如巷道〕施工時，通常采用二次支護(hù)，因而人們需要科學(xué)選擇變形力學(xué)類型，將施工中的復(fù)合型構(gòu)造軟巖轉(zhuǎn)變成部分構(gòu)造單一型軟巖，除此之外還需要重視混凝土底板支護(hù)工作[6]。3.3二次強(qiáng)化組合支護(hù)一般情況下，只要一些失修巷道和硐室關(guān)鍵區(qū)域才會用到二次支護(hù)技術(shù)。其主要支護(hù)流程為：一是對軟巖構(gòu)造的復(fù)合變形力學(xué)進(jìn)行深切進(jìn)入研究，確定其機(jī)制；二是使用科學(xué)方案來有效改變軟巖的復(fù)合變形機(jī)制，讓其變形機(jī)制由復(fù)合型變?yōu)閱我恍?；三是科學(xué)完善二次支護(hù)方案。在礦建工程特殊硐室施工中，當(dāng)硐室位于軟巖構(gòu)造內(nèi)時，人們需要調(diào)整和優(yōu)化其詳細(xì)支護(hù)方案。3.3.1二次支護(hù)施工機(jī)會。一線施工人員需要對特殊硐室有明確的認(rèn)知，確保在施工經(jīng)過中將圍巖的變形應(yīng)力充分釋放，使初次支護(hù)發(fā)揮最佳效果。當(dāng)軟巖構(gòu)造的放壓曲線與初次支護(hù)的放壓曲線交匯時，初次支護(hù)方案的主體已經(jīng)到達(dá)最佳狀態(tài)。在實(shí)際施工中，人們需要根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，科學(xué)地判定二次支護(hù)的機(jī)會，即錨噴支護(hù)的巷道開場出現(xiàn)鱗狀剝落，同時逐步開場出現(xiàn)片狀剝落。另外，二次支護(hù)時要選擇強(qiáng)力組合支護(hù)，科學(xué)控制應(yīng)力釋放和軟巖膨脹，利用二次支護(hù)的強(qiáng)力組合來對硐室圍巖構(gòu)造和支護(hù)主體進(jìn)行強(qiáng)化，提高其安全性、穩(wěn)定性[7]。3.3.2特殊需求分析。確定后壁式和圓筒式的詳細(xì)支護(hù)方案后，人們需要分析特殊硐室的特殊需求。首先，最佳錨固方案應(yīng)以高強(qiáng)度的半程錨固錨桿或全程錨固錨桿為主，有效提高自承圈的厚度；其次，對硐室的錨索進(jìn)行加固時，要適當(dāng)加長錨固長度，使其深切進(jìn)入穩(wěn)定巖層的內(nèi)部。錨索錨固能夠有效發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的價值，極大地加大自承圈的厚度，改善硐室圍巖構(gòu)造，使其能夠到達(dá)后壁支護(hù)的需求。再次，假如采用澆筑鋼筋混凝土的方式來加固支護(hù)構(gòu)造，人們需要做好支護(hù)兩側(cè)墻壁的控制處理，避免圍巖內(nèi)部構(gòu)造變形，對圓筒式支護(hù)方案進(jìn)行強(qiáng)化，提高支護(hù)效果。最后，使用增加錨索的方式方法，對硐室工作面底板進(jìn)行處理，創(chuàng)造框架橋式構(gòu)造，以此來解決硐室工作面底部相對薄弱的問題，并為后續(xù)強(qiáng)支護(hù)方案施行奠定基礎(chǔ)[8]。4礦建工程中特殊硐室軟巖構(gòu)造實(shí)例分析某處礦建工程二水平泵房共設(shè)有12臺3型水泵裝置，當(dāng)前已經(jīng)建成運(yùn)行3年，現(xiàn)需要對其內(nèi)部進(jìn)行翻修、加固。其內(nèi)部變電所硐室長為350cm，寬為600cm，高為390cm；泵房硐室的長為4100cm，寬為700cm，高為550cm。建設(shè)初期，硐室都采用錨桿、錨網(wǎng)、錨噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，噴射混凝土的強(qiáng)度等級是C20。華而不實(shí)，硐室底部鼓脹情況比擬嚴(yán)重，并且存在高應(yīng)力膨脹型軟巖底板來壓，變電所的硐室斷面呈馬蹄形，泵房的硐室斷面是半圓拱直墻底板橋式框架斷面。在選擇二次支護(hù)方案時，人們需要分析軟巖支護(hù)理論，采用合理的強(qiáng)力組合支護(hù)方案，對硐室薄弱部分進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)處理。華而不實(shí)，除了底板以外，其他斷面都要增加高強(qiáng)度錨索錨桿，并圍繞硐室輪廓鋪設(shè)雙層鋼筋，對硐室圍巖軟弱部分進(jìn)行強(qiáng)化加固處理。需要注意的是，在二次支護(hù)施工的經(jīng)過中，混凝土的澆筑厚度要保持在50cm左右。另外，硐室工作面底板需要使用橋式框架鋼筋混凝土梁進(jìn)行支護(hù)處理。通過此次二次支護(hù)施工可知，硐室支護(hù)中的薄弱部分能夠使用各種支護(hù)處理方式，有效強(qiáng)化硐室支護(hù)構(gòu)造，加強(qiáng)其支護(hù)效果。通過對該礦建工程進(jìn)行調(diào)查分析可知，當(dāng)硐室圍巖〔已進(jìn)行初期支護(hù)〕的變形速率保持在1.7～6.4mm/d時，底板變形速率的最大值為22.5mm/d。二次支護(hù)完成后，該礦建工程的硐室圍巖變形速率和底板變形速率保持為零，證明了二次支護(hù)具有極高的可靠性。5結(jié)論軟巖構(gòu)造硐室屬于礦建工程的薄弱部分，尤其是一些具有特殊成效的硐室，如機(jī)電硐室等，其對硐室圍巖的膨脹型軟巖性質(zhì)、力學(xué)參數(shù)等有著極高的要求。人們要以初次支護(hù)為基礎(chǔ)，開展二次強(qiáng)化支護(hù)，有效改善硐室圍巖中相對松懈的巖體部分，提高硐室支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)效果，保證硐室支護(hù)的安全性和穩(wěn)定性。以下為參考文獻(xiàn)[1]張建明.礦建工程中特殊硐室的軟巖二次支護(hù)技術(shù)分析[J].山東煤炭科技，2020(11):15-16.[2]楊超.礦建工程中特殊硐室的軟巖支護(hù)技術(shù)[J].商品與質(zhì)量，2021(35):287.[3]曹學(xué)林.礦建工程中特殊硐室的軟巖支護(hù)技術(shù)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2021(9):107-108.[4]山東建筑大學(xué).基于預(yù)制裝配式底弧板的軟巖硐室底鼓治理支護(hù)構(gòu)造及方式方法：中國，CN202