本文摘要：在軟巖地下巷道支護(hù)中，至今仍有人用傳統(tǒng)的硬巖支護(hù)，認(rèn)為圍巖越軟，壓力越大; 混凝土厚度越大，抵抗巷道壓力、阻止圍巖變形的能力就越大。在軟巖支護(hù)中噴射混凝土層時，我們要注意混凝土的厚度，保證混凝土層與圍巖緊密粘結(jié)，并隨著圍巖的變形而移動不離層
在軟巖地下巷道支護(hù)中，至今仍有人用傳統(tǒng)的硬巖支護(hù)，認(rèn)為圍巖越軟，壓力越大; 混凝土厚度越大，抵抗巷道壓力、阻止圍巖變形的能力就越大。在軟巖支護(hù)中噴射混凝土層時，我們要注意混凝土的厚度，保證混凝土層與圍巖緊密粘結(jié)，并隨著圍巖的變形而移動不離層，這樣就能參與形成承載的組合拱結(jié)構(gòu)，有利于加固軟巖的支護(hù)。
《礦業(yè)工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于2003年，由中國冶金建設(shè)集團(tuán)鞍山冶金設(shè)計(jì)研究總院主辦。主要報(bào)道當(dāng)代國內(nèi)外冶金礦山行業(yè)在科研、生產(chǎn)、管理、信息等方面的先進(jìn)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)。本刊誠摯歡迎科研、生產(chǎn)、管理、信息等方面的專家、學(xué)者和廣大工程技術(shù)人員有關(guān)國內(nèi)外冶金礦山方面的最新科技動態(tài)、生產(chǎn)實(shí)踐等的學(xué)術(shù)論文和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)以及國家(省、部)基金資助項(xiàng)目的研究成果及出國考察報(bào)告。
摘 要：目前，對于軟巖地層深部金屬礦體開采的地壓控制技術(shù)是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)難題。尤其是礦石價(jià)值較低的鐵礦床，由于圍巖破壞地壓大的緣故，所掘出的每米巷道都需要進(jìn)行支護(hù)。然而，采用較低強(qiáng)度的支護(hù)往往還不能滿足開采的安全需要，大量巷道還需返修，甚至垮冒報(bào)廢。但采用較高強(qiáng)度支護(hù)又受采礦成本的制約，如何使這類工程環(huán)境復(fù)雜多變、采動影響劇烈、數(shù)量大且服務(wù)周期短的巷道所采用的支護(hù)即可靠又合理，是目前本領(lǐng)域的采礦技術(shù)難題之一。
關(guān)鍵詞：軟巖巷道;地壓;控制
一、地下巷道工程特點(diǎn)
提出承壓區(qū)軟破巖地下巷道支護(hù)理論和技術(shù)，必須考慮地下巷道工程的特點(diǎn)。
(1)巷道使用壽命短。地下巷道是服務(wù)于采礦要求，因此，巷道的存在時間隨著回采過程而消失，使用時間多則2年，少則4- 5月。所以，地下巷道屬于臨時性工程。
(2)產(chǎn)出投入比低;支護(hù)成本不能高;占用作業(yè)時間不能長。
(3)多功能(通行、采礦、卸壓)，后兩者要求炮孔完整率盡可能的高。
由此可見，只有明確復(fù)雜多變的承壓區(qū)軟破巖地下巷道支護(hù)指導(dǎo)思想，才能提出合理的優(yōu)化支護(hù)參數(shù)、降低開采成本、提高采礦經(jīng)濟(jì)效益的支護(hù)方案。
二、巷道支護(hù)技術(shù)研究的主要理論
巷道圍巖變形機(jī)理研究目的在于指導(dǎo)巷道支護(hù)設(shè)計(jì)，因此，人們經(jīng)過長期工程實(shí)踐與研究，認(rèn)識到錨桿支護(hù)的作用原理。最早提出的，也是錨桿支護(hù)手冊推薦的錨桿支護(hù)原理是：懸吊理論、組合梁理論、錨桿緊固理論和均勻壓縮拱理論。
1、懸吊理論
錨桿支護(hù)在礦山大量使用后(1947^-1951年左右)，認(rèn)為錨桿支護(hù)的作用機(jī)理主要是把比較平而薄的直板用錨桿栓定在上邊比較厚的硬巖層上，起到懸吊作用。但是，該理論存在如下明顯的缺陷：
(1)錨桿受力只有當(dāng)松散巖層或不穩(wěn)定巖塊完全與巖層脫離的情況下才一等于軟破巖層
的重量，而這種情況在井下巷道中并不多見。
(2)沒有考慮錨桿安設(shè)后軟破巖層變形和離層的控制作用，特別是當(dāng)水平應(yīng)力比較大
時，頂板離層很大。為了減小軟破巖層的離層，保持頂板的穩(wěn)定性，錨桿工作阻力必須增
大。
(3)當(dāng)錨桿穿過軟破巖層時，錨桿提供的徑向和切向約束會不同程度地提高軟破巖層
的整體強(qiáng)度(即提高軟破巖層的抗剪強(qiáng)度參數(shù))，使其具有一定的承載能力，從而減小錨
桿受力。
(4)頂板松散巖層的厚度目前很難準(zhǔn)確確定，因此，這也給基于該理論的錨桿設(shè)計(jì)帶來
一定隨機(jī)性。
2、組合梁理論
組合梁理論是比較早就提出來了，是一般公認(rèn)的支護(hù)作用原理之一。這種原理是把層狀頂板看作由巷道兩側(cè)壁作為支點(diǎn)的一種梁，從而支持巷道上部的巖石壓力。用錨桿使各巖層“縫合“形成一個合成梁，這比單純的疊合梁強(qiáng)度大是顯然的。由此可知，各巖層之間的摩擦阻力越大，整體化的程度越大，補(bǔ)強(qiáng)的效果也就越顯著。但是，組合梁理論也存在以下明顯缺陷：
(1)組合梁有效組合厚度很難確定，它涉及到影響錨桿支護(hù)的眾多因素，目前還沒有一
種方法可比較可靠地估計(jì)有效組合梁的厚度。
(2)沒有考慮水平應(yīng)力對組合梁強(qiáng)度、穩(wěn)定性及錨桿載荷的作用。其實(shí)，在水平應(yīng)力較
大的巷道中，水平應(yīng)力是頂板破壞、失穩(wěn)的主要原因。
3、錨桿緊固理論
在塊狀結(jié)構(gòu)圍巖中，錨桿可將巷道周圍的危石彼此擠緊。緊固作用主要決定于錨桿的預(yù)拉應(yīng)力。因此，該支護(hù)理論主要適用于塊狀結(jié)構(gòu)巖體。
4、均勻壓縮拱理論
大量的工程實(shí)踐表明，即使在軟弱、松散和破碎的巖層中安裝錨桿，也可以加固圍巖使之穩(wěn)定�；诖�，錨桿的作用在于：只要錨桿間距足夠的小，位于軟破巖層中的錨桿能夠在巖體中產(chǎn)生一個均勻壓縮帶，形成一個承載結(jié)構(gòu)，承受破壞區(qū)巖層的自重荷載。均勻壓縮拱理論充分考慮了錨桿支護(hù)的整體作用，在軟巖巷道中得到較為廣泛的應(yīng)用。但是，這種理論同樣也存在一些明顯的缺陷：
(1)加固拱的形成與發(fā)展涉及很多影響因素，同時隨著采礦活動而發(fā)生改變，因此很難較準(zhǔn)確的估計(jì)。
(2)當(dāng)加固拱厚度遠(yuǎn)小于巷道跨度時，加固拱是否發(fā)生破壞，不僅取決于其強(qiáng)度，更主要依賴于加固拱的穩(wěn)定性，而在該理論中沒有考慮。
三、軟巖巷道地壓控制應(yīng)注意的問題
1、噴層厚度問題
事實(shí)上，由于軟巖巷道地壓屬變形地壓，支護(hù)體上所受的壓力主要來自圍巖變形、移動和膨脹所產(chǎn)生的壓力，其數(shù)值大小和速度快慢不僅取決于圍巖的性質(zhì)和地應(yīng)力，而且與支護(hù)形式、結(jié)構(gòu)及支護(hù)參數(shù)有關(guān)。噴射混凝土在巷道支護(hù)中起著3個主要作用。一是封閉作用。防止進(jìn)一步風(fēng)化、膨脹和變形。二是柔性支護(hù)作用。在厚度不大時，與圍巖緊密地粘結(jié)在一起，隨圍巖一起位移，并在位移過程中對圍巖變形產(chǎn)生支護(hù)反力。三是組合拱作用。混凝土以較高速射入圍巖張開的節(jié)理、裂隙，起到將破碎的巖塊聯(lián)成整體、固結(jié)圍巖的作用。同時巷道周邊圍巖在錨桿和混凝土噴層作用下，形成一個拱形承載結(jié)構(gòu)—組合拱，該拱起著加固周邊和阻止深部巖層變形的作用。當(dāng)然，混凝土噴層也有缺點(diǎn)：一是抗剪能力差，二是增加時，強(qiáng)度增加緩慢，剛度卻迅速增加，容易與圍巖離層且破壞組合拱形成。三是厚度越大，越不易和圍巖連結(jié)在一起。
2、讓壓與支護(hù)問題
支護(hù)的讓壓是一種應(yīng)力釋放和重新分布的過程。當(dāng)支護(hù)體剛度很大時，圍巖的變形擠壓應(yīng)力全部作用在支護(hù)體上，很容易造成支護(hù)體的破壞。所以支護(hù)體要具有一定的收縮性，允許圍巖產(chǎn)生的一定的變形，這樣就會導(dǎo)致圍巖應(yīng)力的釋放和重新分布，形成一個塑性變形區(qū)，集中地彈性應(yīng)力轉(zhuǎn)移到圍巖深處，從而作用在支護(hù)體上的壓力就會減少，保證了支護(hù)體發(fā)揮其有效的支護(hù)作用。在支護(hù)過程中，讓壓盡量先柔后剛，初撐力盡量增大，使讓壓在強(qiáng)大的約束限制下進(jìn)行，盲目的讓壓，會導(dǎo)致支護(hù)體破壞，增加材料的消耗，減小支護(hù)效果。
3、錨桿的選擇和施加預(yù)應(yīng)力
根據(jù)軟巖的特性，要科學(xué)地選擇能主動支護(hù)的錨桿。如果不論錨桿的錨固方式、施工方法，以及是否施加了足夠的支護(hù)預(yù)應(yīng)力，認(rèn)為都可以用來加固圍巖，那則是片面的。在軟巖支護(hù)過程中安裝錨桿時，必須 立即施加足夠的預(yù)應(yīng)力，其作用：一是消除錨桿構(gòu)件的初始滑移量;二是給圍巖一定的預(yù)應(yīng)力，使圍巖受拉截面的拉應(yīng)力降低，圍巖的受剪截面因預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的摩擦力而大大提高抗剪強(qiáng)度，同時避免過早地出現(xiàn)裂縫，可減緩圍巖的弱化過程。
4、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式問題
在破碎松軟的圍巖中，單一的錨桿是不能滿足支護(hù)要求的，故在實(shí)際工程中常采用加掛金屬網(wǎng)的辦法加以輔助。金屬網(wǎng)的作用在于兜住圍巖，使局部被壓壞的噴層或者圍巖不致脫落。但需要注意的是在用金屬網(wǎng)輔助錨桿支護(hù)時，通常把所有錨桿聯(lián)系起來，成為相互作用的整體，由單錨變成群錨，這樣不致于由于某一錨桿的支護(hù)作用失效而導(dǎo)致整體的支護(hù)破壞，這樣整個支護(hù)系統(tǒng)仍然有效。
轉(zhuǎn)載請注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///jzlw/10503.html
