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大断面硐室的掘进与支护方案

大断面硐室的掘进与支护方案

杜涛

金川集团三矿区

大断面硐室的掘进与支护方案

摘要

三矿区东部贫矿资源开发项目是金川公司最后一个大的矿山改扩建工程项目，在矿山的开拓和建设过程中，大断面硐室不可避免的会出现在矿建工程的每一个环节，硐室在施工过程中，由于断面大，长度比较短，其受力状态不易准确分析，施工难度大，往往因为岩石不稳定，容易使断面成型不规则，出现偏帮和冒顶的现象，影响工程的进度和威胁井下工作人员的安全。针对这一情况，根据东部贫矿建设过程中岩石地应力突出，水文地质条件复杂的状况，根据已有矿山建设过程中的工程实践经验，提出采用导硐施工法的基本硐室掘进方法，部分特大断面硐室，可以采用台阶工作面的的方法。支护方面确定采用“锚杆+钢筋焊接网”作为基本支护方式，快速承接预应力锚索和钢筋砼作为加强支护方式，部分区域进行注浆处理。这些方式能够较好的控制大断面硐室的不稳定围岩，工程质量达到优良。

关键词：不稳定围岩 大断面硐室 掘进和支护

大断面硐室的掘进与支护方案

1概述

1.1 井下大断面硐室设计断面

硐室断面形式：三心拱。由于大断面硐室长度小，进出口通道狭窄，服务年限长，工程质量要求高，所以在掘进的过程中，为了使断面的强度能够达到工程质量要求，建议采用三心拱的断面形式，三心拱有三段相内切的圆弧构成，拱作为受力结构的主要特性，将覆在其上的载荷作用所产生的内应力，沿拱上的任意点的切线方向传递至拱和墙角。相对于直墙半圆拱，三心拱的断面利用率高，虽然稳定性不如半圆拱，但是相对来说，实用性更强。 1.2 东部贫矿矿建过程中硐室的围岩和地质条件

东部贫矿地质条件复杂，矿区内的岩浆岩主要为超基性岩体，由于受断裂构造控制，岩体膨胀现象明显，并带有一定的分支现象。矿区岩体变质和岩浆侵入作用明显，所以岩体完整性差，稳定性降低，造成矿区断裂、节理纵横交错，层间挤压发育，这些因数致使工程地质条件极为复杂，结构面软弱，残余应力较高，水平应力大于垂直应力，断面变形较严重，需要加固处理。水文地质条件方面，由于金昌地处河西走廊，雨水比较少，水文地质条件相对比较简单，在有些硐室的掘进和支护过程中会出现断面渗水的现象，采取开挖排水沟，架设导流管等基本的处理方式即可。 1.3 硐室掘进方式

在矿建过程中，水泥硐室，沙子硐室，油库等都是大断面的硐室，在这些硐室的开挖过程中，由于断面比较大，围岩不稳定，所以全断面的掘进方式实用性不强，围岩难以维护，施工安全难以保证，所以采用导硐法进行施工。导硐法能够使软弱的岩层得到缓解，能够有效地解决出毛石的情况，这种施工方法的主要特点是借助辅助巷道开挖大断面硐室，这种巷道掘进法不受岩石条件限制，比较通用。在施工的过程中，首先要沿硐室轴线方向掘进1-2条小断面巷道，然后再进行挑顶、扩帮、拉低等工作，将这些工作完成后，在将硐室扩大到设计断面。先行掘进的小断面巷道，会为挑顶、扩帮和拉低的工作提供自由面，而且必要的时候还可以兼作通风、行人和运输用巷道。这种掘进的小断