摘要：本文主要阐述了针对矿建工程施工中特殊硐室软岩支护技术展开探讨，通过对处于膨胀型岩层和高应力中大型机电硐室的支护的研究，利用基本的技术手段，论述了特殊硐室软岩支护技术在矿建工程中的应用所遵循的基本原则。分析了特殊硐室初始设计环节存在的问题，介绍特殊硐室中的临时支护、永久支护以及二次支护等技术，研究特殊硐室软岩支护技术在矿建工程中的应用。
关键词：矿建工程；特殊硐室；软岩支护技术
1.前言
采矿项目建设过程中，特殊硐室往往都处于特殊环境下，设施功能也较为特殊，建设工作结束后通常无法进行返修。鉴于此，在设计及施工期间就需要考虑到软岩结构可塑性及流变性问题，确保选择的支护方案合理，维持软岩稳固状态。
2.矿建工程中特殊硐室的软岩支护设计问题
2.1未深入分析特殊硐室软岩性能指标
软岩存在多种变形力学机制，应充分考虑到软岩地压大、大变形以及难支护的特点，所以应采取综合治理方案，单纯依赖某种支护方案并不可取，也很难实现预期效果。以往施工支护多以锚喷支护方式为主，长度通常都低于500m且远低于杆体长度，一旦受到外部强力影响则很难抵抗。
2.2围岩表面缺乏足够的约束能力
在高应力膨胀软岩施工环境中，硐室泵房排水系统巷道往往需要遵循上下交错布置的原则，但容易受到外部爆破震动的影响，部分薄弱区域可出现变形，抵抗能力也随之减弱，甚至持续出现松脱、蠕变，导致破碎区形成，进而导致锚固围岩自承圈受到严重破坏。
2.3未合理选择断面
大多数矿建工程的泵房和变电所断面形态均采用半圆拱形断面，因此浇筑混凝土支护底板时，混凝土体支护强度通常难以应对膨胀软岩应力释放强度，导致两侧围岩结构有很大几率出现蠕动变形。与此同时，矿建工程项目硐室直墙壁段相对较高，难以有效承受或对抗侧压力，有较大几率出现支护体脱落的现象，若施工方未及时处理则有可能引发失稳破坏。
3.矿建工程中特殊硐室的软岩支护方法
3.1临时支护
特殊硐室在建设时通常选择锚网支护作为临时支护方式，该方式首先需要设置支护孔，之后将锚杆楔入孔洞，此过程中需要风钻辅助。锚杆呈矩形布置，与软岩之间不要留有缝隙，从而使其支护能力得到提升。一般情况下管道子部分与井筒部分临时处理采用的是不锈钢网与锚杆。施工过程中需要依据实际情况对网络规格及搭接方式进行调整，确保布置处于均匀状态，使利临时支护的效果得以体现。
3.2永久性支护
混凝土支护应用范围非常广，该方法是永久性支护方式的一种，施工在建设施工初始阶段就要对质量进行严格控制，合理应用混凝土材料，避免外部因素对混凝土造成影响，浇筑环节要确保质量，使其能够正常发挥支护作用。硐室施工环节，部分关键点施工选用的支护方案为二次支护，通过变形力学类型的合理选择，使软岩从复合型转化为单一型，除此之外，底板支护工作也需要严格控制其质量。
3.3二次支护
二次支护通常应用于硐室关键部分或者失修巷道，具体操作方法是，首先需要确定软岩变形力学机制，其次是通过措施对其进行改变，使其趋向单一性。最后需要对二次支护方案进行优化。支护方案在优化与调整时需要考虑到以下方面内容。从支护工作开始时机方面来看，工作人员需要对硐室特殊性有正确认识，并能确保其应力充分释放。基于此初次支护价值与作用才能够得到体现与发挥，初次支护方案的最佳状态是软岩结构与初次支护的压力释放曲线处于相交状态。施工过程中要结合到现场情况，确定二次支护工作开展的时机。需要考虑的内容有二次支首选强力支护组合，这也是二次支护工作开展的基本原则，基于应力合理控制释放及软岩持续膨胀的前提，通过二次支护强化支护体与围岩结构。
确定圆筒与后壁式支护方案后，结合到硐室特殊要求进行深入分析，锚固首选方案通常是选择高强度半程锚标杆，并且自承圈厚度需要增加。应用锚索加固时，锚固长度需要延长，标准是深入岩层内部即可。采用此种方案自承圈厚度能够提升，围岩力学状态能够得到改变，使后壁支护可靠性要求得到满足。混凝土在浇筑时需做好墙面收帮处理控制，防止围岩内部发生变形，使圆筒式支护方案效果得以强化。硐室工作面底板处理时，通过架设锚索，形成框架桥式结构，工作面底部薄弱问题得以解决。
3.4支护方式的选择
在实际操作过程中，通过采用不同的支护方式就会达到不同的效果。如果采用高强度锚杆来进行加固，就会达到提高圈厚度的目的；如果采用锚索的方式来进行加固，通过将支护部件打入到岩石内部以及锚索的作用力来改变围岩的受力方式，达到支护的目的；如果采用传统的钢筋混凝土方式，可以有效的防止卷道变形；如果采用锚索与底板相结合的方式，通过将锚索打入底板内部来实现桥式框架结构的完成，达到等强支护的目的。
3.5支护工程的质量标准
支护工程对于矿产部门的重要性不言而喻，通过控制支护质量可以最大程度上保证企业的安全运营。对于锚杆、锚固剂这些重要的物品，一定要保证其在出场时有完整的手续，尤其是产品的出场合格证；在施工过程中要控制好锚杆孔的间隔和深度，避免因误差过大造成工程质量问题的出现；锚杆在安装的过程中必须紧贴软岩面，并牢牢固定住；对于其他在建设过程中所需的原材料，如水，水泥，外加剂等则要保证伫存方式和加工环节的科学性，避免因小失大。
4.工程实例分析
某矿建工程二水平泵房中一共安装3型水泵装置9台，建成投入运行3年后需要重新翻修以作加固处理。其中变电所硐室长、宽、高各项基本尺寸分别为3500mm、6000mm、3900mm；泵房硐室长、宽、高各项基本尺寸分别４1000mm、7000mm、5500mm。初期硐室采用锚杆、锚网以及锚喷联合支护方案，采用C20强度等级的喷射混凝土。硐室底鼓问题较为严重，且伴有高应力膨胀软岩底板来压，其中变电所与泵房二者硐室断面选择分别为马蹄形断面以及半圆拱直墙地板桥式框架断面。考虑到初期工程支护方案的确立，加固处理要求在选择二次支护方案时应遵循软岩支护基本理论，采取强力组合方案对硐室薄弱区域作支护处理，全断面均楔入高强度加长锚索锚杆（底板除外），并将双层钢筋敷设在硐室轮廓帮部位，以强化支护围岩体系的软弱部分，应注意二次支护施工过程中混凝土浇筑标准厚度应保持在500mm。与此同时，通过桥式框架钢筋混凝土梁对工作面底板实施综合支护作业。以泵房硐室支护方案为例，采用桥式框架关键区域强化组合支护方案见下图1。
图1 桥式框架关键区域强化组合支护方案示意
经过二次支护处理后，该矿建工程应用至今已有４年，在采取针对性软岩支护技术方案处理后，硐室支护体系中薄弱环节得到很好的弥补和强化，整体支护效果较为满意。通过现场勘查数据可知，硐室围岩变形速率在初期支护后保持在1.8～6.5mm／ｄ，而硐室底板变形速率最大值则高达２1.5mm／ｄ；二次强化支护处理后硐室底板变形速率最大值和围岩变形速率基本保持为0，这充分说明了二次支护方案得到了满意效果，可靠性较高。
5.结束语
支护工作在项目建设中是一项重要内容，而支护工作面对不同情况就需要选择相应的方法。比如对于软岩而言，需要考虑的内容包括流变性，膨胀性，可塑性等方面，考虑到硐室的特殊性，在操作时需要利用相关技术转化软岩地压，在合适时进行二次支护，并且在此过程中注意释放的压力，从而更好的控制围岩部分。软岩底板容易被忽略，对于此部分也需要特别关注，应用锚索进行二次支护也是一种有效的方法。
参考文献
[1]罗勇军.矿建工程中特殊硐室的软岩支护技术[J].采矿技术,2016(02).
[2]曹学林.矿建工程中特殊硐室的软岩支护技术[J].机械管理开发,2016(09)
论文作者:纪占辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/5
标签：围岩论文; 方案论文; 底板论文; 建工论文; 泵房论文; 断面论文; 方式论文; 《防护工程》2018年第19期论文;