文档介绍：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。
掘进巷道时,开挖后的巷