软岩高测压岩巷施工技术分析

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摘要：岩巷掘进时遇软岩高测压围岩，经常出现岩巷顶部冒顶、两侧边墙失稳变形等现象，严重时出现塌方，施工难度大、速度慢。因此，如何改善围岩开挖后失稳变形状况、保证巷道成形质量，是软岩高测压岩巷施工中应解决的主要课题。

关键词：排洪隧洞 软岩高测压岩巷

近年来，随着我国工业的快速发展，钢铁需求的日益增长，冶金矿山行业的建设也得到了飞速的扩张，各地的矿山企业如雨后春笋一般迅速兴起，井巷施工作为矿山企业建设的主体工程，也受到了越来越多的关注，软岩高测压岩巷作为巷道施工中比较特殊的巷道，越来越多的出现在人们的实现中，它的施工难度大、速度慢、危险性高，它的施工不仅要求对周边地质状况做出准确的判断，更要求有现在施工技术和良好的劳动力组织。随着人们对安全的重视程度不断的提高，如何快速、安全的施工软岩高测压岩巷越来越受到人们的关注。

1 软岩高测压岩巷的确定

地质软岩指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质；软岩高测压岩巷指承受原岩侧压力较大的软岩岩巷，巷道开挖后若不及时支护，随着暴露时间的增加，其两侧墙体所承受的测压会随之增加，进而出现变形，突出表现为墙体向内侧鼓起，随时间的增加，突起越明显，严重的将引发冒顶、塌方。

2 软岩高测压岩巷施工方法的选择

软岩高测压围岩往往出现在断层、破碎带附近，因地质复杂，围岩种类繁杂，一般情况下，围岩中会含有丰富的水源，围岩坚硬程度较低，雨水后变得较为松散，易脱落。因此施工中应避免围岩开挖后在空气中暴露时间过长。其次，因围岩破碎，其自稳能力差，易塌方，故应采取有效的超前支护措施；另外，应做好防水、倒水、引水工作，避免围岩与涌水长时间接触，影响围岩的自稳性。综合多方面因素进行考虑，经现场实践，确定施工方法为：先进行超前管棚支护，再短段掘进，立钢拱架支撑，钢筋砼支护，壁后注浆。

3 软岩高测压岩巷的施工技术分析

3.1超前管棚支护

超前管棚一般选用φ89mm无缝钢管，长度9m，管壁厚10mm，管壁上按间距500mm螺旋形钻φ10孔，管棚尾部1.5m内不钻孔，管棚首部加工成楔形头。管棚钻孔为φ105mm地质钻孔，管棚间间距250mm，每排管棚之间的重叠长度为1.5m，管棚仰角应大于隧洞坡度2～3°。超前管棚布置在起拱线以上，无缝钢管按巷道拱部形状呈弧形分布，管棚的位置位于钢拱架的顶部。布置超前管棚时，应严格控制钻孔的位置，准确布孔，无缝钢管安装后钢管间的间距应均匀，钢管所围成的拱形应与巷道的拱部弧形相一致。无缝钢管全部安装后，从钢管尾部开始对无缝钢管注浆，注浆压力1.5～3.0MPa，浆液为按1：1配置的水泥浆液，并按比例添加速凝剂，浆液进入无缝钢管内部，顺着管壁上布置的φ10mm钻孔扩散到周边岩体，进而使无缝钢管与周边岩体固结成棚状体，起到超前支护效果。

3.2短段掘进

软岩高测压岩巷在开挖后，其两侧墙体将承受较大的侧压力，并随暴露时间的增加，侧压力也将随之变化，巷道的断面变形速度将随之加快，经实测，岩巷开挖后，在5～7天时，由测压因其的变形将变得明显，且变形速度急剧增加，故一个完整开挖、衬砌施工循环应控制在5天以内，经实践，短段掘进以3m一个循环为宜。因巷道围岩特殊，岩石爆破不能完全按普通巷道的爆破作业进行，其眼孔的布置及装药量应根据巷道周边围岩的实际情况确定，以多打眼、少装药为原则，严格控制装药量，避免爆破的冲击波对周围岩体造成扰动，尤其是周边眼孔的装药，必要严格控制。遇围岩松软、破碎时，在超前支护下可采用挖掘工具进行开挖。爆破网络采用非电毫秒雷管爆破网路，为减轻爆破对围岩的扰动，开挖断面可采用多段位非电雷管进行爆破网路布置。

3.3钢拱架初期支护

钢拱架一般选用[20槽钢制作，也可选用工字钢或U型钢制作，每排间距0.5m～1.0m，钢拱架的钢拱一般采用一整根槽钢冷弯成拱形制作，当巷道拱部弧形较大时，可以拱部顶点为界限，拆分成两部分单独加工，最终在安装时进行组合；钢拱架的柱腿使用材料与拱架相同，高度按巷道墙高截取。在钢拱及柱腿的端头处焊接连接板，连接板采用δ=10mm钢板制作，连接板上布置φ16mm钻孔4个，钻孔呈矩形布置，钢拱及柱腿采用φ14螺栓进行连接固定。钢拱与顶部超前管棚之间采用φ22螺纹钢焊接固定，两侧拱腿分别采用两组φ22mm锚杆进行锁脚固定。每排拱架之间采用钢筋进行连接，纵向可选用φ22@200mm，环向可选用φ12@200mm，钢筋采用焊接技术与钢拱架紧密连接，纵横交错形成网格状，进而使各排钢拱架连接吃一体，起到支撑巷道、阻挡散碎围岩的作用。若围岩较为破碎，且遇水变松软，应在拱腿底部垫厚钢板以增加承载力，防止钢拱架下沉变形。此外，因软岩高测压巷道，受围岩测压影响，墙部收到的侧压力较大，易使钢拱架柱腿靠近起拱线位置发生变形，促使巷道两侧墙体相向突起，严重时将严重影响巷道的宽度，故此在每排钢拱架的两根拱腿之间应架设横向支撑，横向支撑一般设置两道，一道设置在拱腿底部，另一道易设置在拱腿上部靠近起拱线位置，横向支撑一般选用体积小、抗弯能力强、承受压力大的钢材制作，施工中一般采用无缝钢管，横向支撑与拱腿之间采用焊接技术连接。若围岩极为破碎且松散易脱落，还可采用在钢筋网格与岩体之间加木板进行堵漏，防止钢拱外部围岩塌落严重，形成空区，进而引发冒顶、塌方。

3.4隧洞衬砌

在钢拱架支撑完成后，应立即进行巷道衬砌施工。巷道衬砌一般采用钢筋混凝土进行衬砌，钢筋应以螺纹钢为主，绑扎双层钢筋，衬砌使用的混凝土应严格按配合比进行配制，混凝土的强度不应低于设计要求强度，在围岩较为破碎且涌水量大的情况下，衬砌用混凝土的强度可高于普通巷道衬砌强度一个档次。混凝土浇筑时，巷道两侧墙体应同时进行浇筑，浇筑过程中应加强振捣，使巷道两侧墙体充填密实，当浇筑至拱顶位置时，严禁在拱顶上部留空区。混凝土应一次浇筑完成，若必须分次浇筑时，必须预留施工缝。当巷道中有明显涌水时，应采取倒水、截水措施，将涌水快速引出，避免涌水稀释浇筑的混凝土，对巷道衬砌质量造成影响。巷道衬砌后，应进行养护，当混凝土强度达到要求强度后，方可拆模。

3.4注浆

软岩高测压围岩段巷道在施工过程中，因空间受限、施工条件差等因素的影响，施工质量往往很难达到预期的效果，加之此处地质状况复杂，存在很大的不可预见的因素。因此巷道衬砌完成后，为确保此段巷道的支护质量，往往采用壁后注浆的方法对巷道进行加固，此方法不仅能够对巷道进行防渗、堵漏，更能固结围岩、增加围岩的承载力，使巷道更加稳固。为加强注浆效果，注浆的压力一般选取1.5 MPa～3.0MPa，浆液配比（水灰比）一般选用1：1～1：1.5，注浆应分段、分次进行，以确保注浆后达到预期效果。

4 结语

软岩高测压巷道的施工，难点无疑是如何解决围岩测压力过大对施工造成的影响，避免在施工中因围岩测压影响而导致的塌方、冒顶、片邦事故，但因地质结构复杂、围岩多变、施工条件等因素的制约，但从围岩表面上看，往往很难准确的判断围岩侧压力对巷道造成的影响，因此，在软岩高测压巷道的施工中，我们不仅要制定合理的施工方法，还应加强对围岩的观测，针对侧压力的变化，及时调整方案，在确保安全的情况下、快速通过。

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