关于软岩硐室围岩变形破坏机理的探讨

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1、关于软岩硐室围岩变形破坏机理的探讨[摘要]相关开发人员提出分区耦合支护稳固原理，使得其能够逐渐缓冲破坏危机，实际所需支护强度也同步减小。此时运用高预紧力锚索以及分区注浆加固手段，就可达成对塑性区、弹性区的联系功效，迎合不同分区支护稳定指标，令围岩共同承载潜质发挥到最高极限。因此本文具体针对软岩矿井大断面硐室支护原理进行客观解析，尤其在现场观测、模拟数值完全情况下，清晰探测内部变化机理。[关键词]超大断面；软弱围岩；变形机理；分区支护；耦合流程中图分类号：TD32文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）44-0148-01前

2、言：随着中西部煤炭资源项目的开发建设，软岩矿井建设所占的比例越来越大。该类矿井主要巷道及硐室大都采用锚网索+反底拱+钢筋混凝土砌筑，配合注浆加固等手段，能够有效地控制围岩变形，但对于大断面硐室，由于掘进面积大，围岩破坏范围广，往往支护效果不理想。因此加强研究超大断面硐室围岩的破坏机理，对于进一步优化大断面硐室的支护手段很有必要。一、工程概况6内蒙古榆树煤矿一采区轨道下山绞车房位于五煤底板中，巷道围岩主要为粉质泥岩，属松软～中硬岩石，遇水易膨胀。巷道设计为直墙半圆拱形断面，加反底拱，净宽10.0m，净高6.0m。需要注意的是，硐室断面扩张

3、会令周围破碎区、塑性区增大，严重时塑性区域半径超过普通硐室的两倍以上，并且引起掘进扰动应力的增加反应，而锚杆加固厚度不大，初期支护阻力小会令软弱围岩结构瞬间变形。技术人员便决定采用锚网梯+锚索+初喷进行一次支护，而后进行钢筋混凝土砌碹二次支护。在前期施工过程中，硐室顶板、两侧位置已经产生严重变形，围岩控制难题一时之间难以扼制。二、硐室围岩变形破坏机理研究（一）变形破坏特征陈列该硐室在掘进前期，具体应用原支护技巧布置超过2个月，特别是在喷层大面积开裂细节上，两侧移近量达到1000mm以上，至于顶板最大下沉量也稳定在300mm左右，实施扩帮

4、挑顶方案是必要选择。1.围岩破坏形态探究6依照现场围岩钻孔窥探结果论述，在围岩破坏形态以及成因解析环节中，其破坏类型包括松动、剪切破坏问题。在现场爆破压力影响范围内，围岩顺着层理等软弱界面下滑，喷层张拉破坏现象十分显著，在拱顶以及肩部位置集中分布；围岩内部会向周围应力传送剪切破坏力，在实际开挖集中应力作用下，顶板脆性岩石随时会产生岩爆反应，淋水现象广布，架构膨胀变形隐患十分突出。2.围岩破坏深度补充塑性区是支护设计的重要验证依据，在钻孔窥视与数值计算前提下，塑性区大小已经得到精准确认。透过钻孔窥视，异质化围岩裂隙众多，发育状况数值模拟结

5、果完整呈现，由此推断巷道支护参数。（二）变形破坏机理首先，结构断面较大，由于硐室稳定性对于这部分元素存在敏感反应，并且在尺寸不断变化基础上，围岩稳定性能呈现特殊变化规律。技术人员应用数值模拟软件建立5个异质化拱形断面模型，高度分别为2、3、4、5、6m以上。在这种数值模拟分析环境中，断面尺寸对于围岩应力场分布影响规律十分清晰。在断面扩张前提下，顶板下沉、两侧移近数量也都迅速增长，但在底臌面积低于60m2状况之下，断面逐渐增大，可当硐室宽度高于5m之后，增长趋势也就缓慢起来。另外，两侧塑性区半径会随着断面同步增大，一旦说结构面积超过60m

6、2，塑性区实际半径也就缓慢递增，与经验公式计算结果吻合。在塑性破坏形态层面上，硐室表面产生拉破坏危机，而围岩内部就呈现剪切性破坏结果。6其次，围岩强度、应力严重影响硐室稳定性能，硐室埋深为440m，地应力实际测验结果证明，当地岩层垂直应力上升至9MPa，应力集中系数十分大，最大主应力达到25MPa。围岩内部软弱层众多，加上裂隙制约，强度还是不足。在超大断面开挖引起的二次扰动作用下，强度不足的话，一定会使围岩衍生变形危机。三、软岩硐室围岩稳定控制措施以及后期效果分析在超大断面围岩稳定状态之下，进行分区耦合稳定控制，同时采取锚网索喷作为主体

7、支护工具，掘巷稳定后期便进行钢筋混凝土砌筑，最后才进行分区注浆改造，保证换装工作能够顺利进行。锚杆之间利用钢筋梯衔接，预紧扭矩相应提升至450N*m，初始张拉力为200kN，确保高预紧力支护作用发挥到最佳状态。待上述部件安装完毕之后，技术人员就应该在第一时间喷射厚度为50mm混凝土材质，目的是将围岩封闭，杜绝任何应力集中现象。掘巷工作完成三个月后，等到硐室变形迹象稳定，就立即浇筑钢筋混凝土，实际厚度为500mm。疏导过程中特殊浅孔注浆固结体就会达到所需强度。首先，锚杆支护不但能及时支护围岩，防止松动圈的扩大，而且一定程度的提高锚固区岩体

8、的强度、弹性模量、粘聚力和内摩擦角等力学参数，并给围岩施加一定的压力，改善围岩应力状态，提高围岩自身承载能力，很好的适应围岩压力大、来压快的特点。6其次，扩大断面二次支护其机理在于当初始压力大、变形量大时硬