关于软岩巷道围岩分类的巷道支护优化设计

2022-09-12

1. 围岩巷道支护方案设计优化

1.1 围岩分类的巷道支护设计。

巷道支护的特点是参数设计较为的复杂, 而且方案的种类类型众多, 针对不同类别、用途和特征的围岩巷道, 所选取的支护方案和参数也有所不同, 为了保证巷道能够在正常情况下稳定的生产运转, 就需要选择最为合适的方案与参数, 来保证围岩与支护结构能够长期安全。巷道的合理参数取值对支护的方案设计有着重要的作用, 因为一旦参数设计的过小, 支架结构超过了其的承载能力, 将会使得巷道坍塌, 频繁的返修, 严重的影响正常的生产;如果参数的设计过大, 围岩容易在支护压力的作用下出现松动、掉落或者鼓出等现象, 造成了二次的破坏。所以软岩巷道需要有足够的围岩控制理论作为支撑, 应用合理的支护技术[1]。

1.2 围岩分类的巷道支护模拟分析。

在软岩巷道的围岩分类中, 可以使用FLAC的3D模拟实验法来对围岩的不同类别采取不同的支护模拟, 根据当地的围岩塑性区演化的规律和变形的破坏特征, 确定出相应的FLAC的3D模拟模型。因为巷道在开挖的过程中会引起一定的围岩应力的释放, 很容易对围岩的周围造成一定的破坏, 形成了塑性破坏区或者松动区。可以利用相应的软件对当地的巷道围岩最大深度进行模拟, 并为了对围岩支护后的变形特征进行分析, 可以设置一条检测线, 并在检测线的上面均匀分布一些监测点, 对巷道围岩的位移变化做出详细的统计分析。

经过了一系列的分析后可以得出结论, 支护强度的不断提升, 围岩的变形与最大深度都可以得到相应的控制, 而在巷道开挖过后, 围岩的巷道塑性区也在逐渐的加大, 最大深度与收敛变形的过程较为明显, 巷道围岩的破坏不断的向深部内部进行转移。

综合了软件模拟的模型实验和统计数据分析后可以得知, 在上述的可塑区模拟巷道的实验中, I类巷道可以不实施支护, 或者为了防止围岩的风化, 可以在围岩内喷射一层的混凝土;II类的巷道需要加固, 可以使用锚网喷的支护方式进行处理;III类的巷道可以利用锚索的方式进行加固;IV中很大一部分可以使用长锚索耦合与锚网喷相结合的方法进行支护;IV中的破碎围岩和V类围岩则可以使用组合加固处理, 即锚索、注浆和锚网喷三种方法进行组合。

2. 软岩巷道支护优化的设计应用

2.1 软岩巷道的修复技术

针对某一地区的巷道围岩地形可知, 当地的巷底破坏严重, 顶板还有冒顶的现象, 且出现了大面积的片帮, 并通过雷达侦测都围岩的松动范围达到了2.5m, 局部的破损甚至达到了3m, 而且经过了试验后表明, 当地的应力软化的过程较短, 均匀性较差。根据以上的特征可以判断出, 该处的地貌属于IV类型, 可选用注浆和锚网喷相结合的方式进行修复。

2.2 分析结果

通过对现场的围岩力学性质、地质调查和松动圈理论等因素总结, 软岩巷道的围岩分为几个种类, 包括了稳定、比较稳定、不稳定、很不稳定与极其不稳定, 利用支护技术和软岩巷道围岩控制技术就可以建立出相应的支护设计列表, 以及参数取值的建议表;

软岩巷道的围岩已经深部的高强度应力, 而使得外部的巷道支护遭到破坏, 因此需要对围岩的强度、地下水、矿物的主要成分以及高应力进行系统的综合分析, 力图总结出综合的因素。而对深部的软岩巷道分析后可以发现, 冲击地压、爆破震动、支护结构的不合理以及温度、施工管理等因素也会对软岩巷道的围岩产生潜在的影响, 对巷道的围岩带来一定程度的变形破坏。

巷道围岩中包含了高岭石等多种黏土矿物, 这些矿物容易遇水软化, 从而形成了较大的膨胀变形, 有的还会与水形成一定的流变, 带来较大的破坏;软岩围岩的自身强度也并不高, 稳定力较差, 所以想到的围岩在外界应力的影响下, 容易出现加大的变形, 或者深部的软岩巷道在自身重力的应力下, 也会出现塑性的变形或者流变, 带来底部的结构失稳与围岩的变形破坏。

利用数值模拟的办法对不同结构的软性巷道进行分析, 采取合适的支护优化设计, 以提高岩体的强度;利用锚网喷的支护技术来提高巷道围岩的整体强度与承载力, 大范围的提升了支护结构的稳定性与承载范围, 加强了对塑性区的扩展。

3. 结束语

软岩巷道由于自身的地质条件较为的复杂, 对其的巷道支护技术设计向来都是一个难点重点。本文针对不同的地貌、地理条件展开了针对性的分析, 可以采取锚网喷支护、锚索、注浆扥方法进行优化设计, 以此来达到软岩巷道稳定性的增加。

摘要：软岩巷道由于自身特殊的地质条件, 使得其的周围往往会形成大量的变形围岩, 而铜鼓对围岩的稳定性将会直接影响到软岩巷道的支护效果。为了能够有效解决这一类的问题, 需要围绕软岩巷道建立一套有关围岩稳定性的分析列表或者支护的参数取值建议表。根据一系列的模拟软件分析后可以得出软岩巷道的围岩演化规律, 从而根据这些规律和变形的破坏特征, 来对巷道的支护进行优化的处理。笔者将结合自身多年对软岩巷道的围岩分类处理的经验入手, 深入的讨论如何通过此来对巷道的支护进行优化设计, 以期可以提供一些具有价值的参考性见解。

关键词：软岩巷道,围岩分类,巷道支护设计