井巷掘进在破碎岩层中施工体会
来源： 作者： 时间：2015-11-17
【作者】 时磊；
【机构】 新疆天华矿业有限责任公司 新疆尼勒克县 835700；
【摘要】 目前松湖铁矿井巷工程正处于基建期,巷道掘进及支护工作为目前采矿系统形成中重点工作,根据松湖铁矿地质概况,松湖铁矿井巷工程平硐施工中在破碎岩层中采用超前锚杆临时支护的方法,按照弱爆破、短掘进、早支护的方法完成巷道掘进支护工作。 更多还原
【关键词】 破碎岩层； 超前锚杆预支护；
一、地貌
区域属中山区，侵蚀作用强烈，山势陡峭，地势南高北低，海拔高程2200～2900m，切割深度600～1000m，山脊多呈尖顶状或缓顶状，南北向沟谷发育，多呈V型谷，泉水出露，水系发育，坡大流急。在海拔高程2200～2500m之间，生长有云杉森林，形成林带，草本植被发育。
二、围岩特征
主矿层（体）直接顶板为灰紫色凝灰质粉砂碎裂安山质火山角砾岩及中－细粒蚀变安山质凝灰岩。角砾岩主要由火山角砾、岩屑、火山尘构成，火山角砾结构，块状构造。火山角砾：含量约75%，呈尖棱角状、棱角状，粒径2～15mm，成分单一，由安山岩组成，岩屑：含量15%，呈棱角状，粒径0.8～2mm，成分同角砾；火山尘：含量10%，已脱玻蚀变为隐晶状长英质，绿帘石、绿泥石集合体。受应力作用，岩石较为破碎，不规则裂隙发育，宽0.04～1.2mm，粒状石英、碳酸盐，含量25%左右。直接顶板之上，发育有安山质角砾岩屑凝灰岩、岩屑晶屑凝灰岩等，局部可见灰白色生物碎屑微晶灰岩。安山质角砾岩屑凝灰岩主要由晶屑、岩屑、火山角砾、火山尘组成，晶屑含量约15%，底板岩性主要为灰绿色凝灰质砂岩，局部可见含砂微晶粉晶生物碎屑灰岩。岩石裂隙发育。矿体中夹石岩性主要为凝灰质粉砂岩、含铁凝灰质粉砂岩（含铁凝灰质粉砂岩中含少于20%的全铁，包括磁铁矿、黄铁矿、镜铁矿等，以磁铁矿居多）。
三、水文地质特征
矿区位于阿吾拉勒山北麓山区水文地质单元，地势南高北低，海拔高程2600～2900m。阿吾拉勒山海拔高程1900～3500m，阿吾拉勒山以北为喀什河谷地，该区地下水接受大弃降水和雪融水补给，由南向北径流，最终排泄于喀什河谷地和垂直蒸发。喀什河谷地位于区域最低处，海拔高程1900m，是区域地表水流和地下水的汇水中心，即最低侵蚀基准面。
11、矿床充水水源
矿区属中山区，地势南高北低，南北向沟谷发育，地形坡度较大，有利于自然排水。年降水量在500～600mm之间，岩石裂隙发育，泉水出露，水系发育。赋存有基岩裂隙潜水，地下水接受大弃降水和雪融水补给。当巷道揭露矿体和围岩时，基岩裂隙潜水便会涌入巷道，成为矿坑充水水源。
22、矿坑涌水量预测
矿床直接充水含水层以裂隙含水层为主。该区属中山区，侵蚀作用强烈，地势南高北低，降水丰沛，泉水出露，水系发育，坡大流急，地表水与裂隙含水层之间相互转换。地下水接受大弃降水和雪融水补给。开采矿体海拔高程2460m，位于当地侵蚀基准面（喀什河谷地最低侵蚀基准面海拔高程1900m）以上，地形有利于自然排水，矿体的直接充水含水层为弱富水性，故矿床属于以裂隙为主，顶板直接进水，水文地质条件简单的裂隙充水矿床类型。矿坑预计涌水量：正常为520m3／昼夜，最大为650m3/昼夜。
二、超前锚杆预支护机理
超前锚杆预支护法是一种在软弱围岩中进行掘进的新技术。早起主要使用于隧道掘进中，松湖铁矿受围岩地质条件及涌水限制，掘进中在穿越破碎带、松散带、软弱地层、涌水、涌沙层起到了重要作用。由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑，为后续开挖奠定了基础，且安全性高、施工快，是解决冒顶最有效、最理想的施工方法。在软弱地层部位拱部的小管棚，要形成通俗意义上的“棚”必须具备2个方面的条件：(1)是管间的软弱围岩能形成微拱；(2)是具有足够数量能扩散或传递围岩压力的杆件结构。松湖铁矿各平硐在矿体下盘掘进，围岩节理裂隙发育，且围岩多呈层状结构，易塌坍。针对松湖铁矿地质条件，掘进时采用超前锚杆预支护施工，超前锚杆是利用钢拱架与沿开挖轮廓线，以较小的外插角，向开挖面前方打入钢管构成的棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护。其原理利用松弛荷载理论，稳定围岩有自稳能力不产生荷载，不稳定围岩可能产生坍塌，需要人为给予支撑。超前锚杆组合后产生组合作用，依靠锚杆将一定厚度的岩层组合到一起组合成拱或梁，确保岩层不滑动或塌方，其中围岩为承载主体，锚杆提供抗剪力，具有三位一体特性。
三、支护方法
掌子面开挖后对于局部岩层极破碎地段，立即进行初喷2-5cm左右混凝土封闭，待混凝土初凝后立即架设格筛拱架，对于围岩极为破碎段使用（16#工字钢）钢拱架密集支护，拱架架设后就能承受围岩荷载压力起到支撑作用。拱架间距一般为0.8～1.5米，对于破碎段加密拱架间距，并使用Φ22钢筋拉杆连接各拱架，在拱顶和两帮上铺设6mm钢筋网片（网度10cm*10cm）并焊接网片与拱架接触点，对拱架与围岩之间空区使用硬质杂木充填并接顶所有空区，在拱架拱顶及拱腿处垂直岩面打6～8个40孔（具体视围岩稳固性定），孔形成后安装管缝式锚杆，锚杆托盘焊接在拱架上，二次喷浆确保拱架围岩形成一体，建立“围岩一支护”力学体系。拱架支护完成后，利用手持凿岩机进行超前锚杆预支护，超前锚杆位置位于开挖轮廓线外围，锚杆间距：30～40cm,锚杆倾角15°～20°，锚杆长度目前根据现场情况而定一般为2～4米，以此类推在围岩破碎、软弱带进行弱爆破、短掘进、早支护循环工作。结束语松湖铁矿井巷掘进工程在破碎岩层中使用超前锚杆预支护与拱架联合支护方法，效果明显，确保了巷道施工中的稳定性，保障了作业人员的安全，该方法借鉴隧道管棚超前支护，改进了工艺流程适用于极为破碎岩层中掘进使用。
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