B090403地质构造带巷道动态化施工方法与探讨.docVIP

地质构造带巷道动态化施工方法的探讨 陈强威 [皖北煤电集团刘桥第一煤矿,安徽 淮北 235159] 摘 要 断层带、淋水带及破碎带是巷道支护施工中难度很大、容易出现事故的地段。结合刘桥一矿Ⅱ66回风下山过DF20断层施工实例，采用基本地质条件监测、施工监测监控等方法手段，通过数据分析处理，将处理结果动态反馈于施工过程中，实践论证巷道动态化施工。动态化施工在巷道穿越地质构造带施工指导中取得了显著的效果。 关键词 地质构造 巷道 动态化施工 ----------------------------------------------------------------------- 1 引 言 巷道在施工过程中，经常遇到断层带、淋水带及破碎带等的不良地质现象，它的分布区段是巷道围岩不稳定的区段之一。在多数情况下，地质构造带是作为一个低强度、易变形、透水性大、抗水性差的软弱带存在的，与其两侧岩体在物理力学特性上具有显著的差异。 巷道在穿越地质构造带时，由于岩层的地质成因复杂，地质条件具有突变性，施工事故也具有突发性。在地质构造带进行巷道施工时，仅靠常规的施工技术和施工方法是很难克服巷道片帮、底臌、突水等地质灾害的。因此，施工除了遵守一般技术要求外，还应采取针对性较强的动态化施工方法。 2 动态化施工方法 巷道施工过程中，通过现场地质素描、监测监控，以及超前地质预报获得数据资料，然后以这些现场资料为依据反馈于施工，支护参数的修改中，确定更符合围岩动态的支护参数，并指导施工，此过程即为地质构造带巷道动态化施工（如图1所示）。 图1 巷道动态化施工流程图 3 应用举例 3.1 基本地质资料 Ⅱ66回风下山位于刘桥向斜构造西翼，总长620m。巷道掘进中穿过断层 DF20∠70°H=0～20m，局部有伴生的小断层2条，受其影响，断层破碎影响带的宽度约为l03 m，属带性断裂。断层破碎带内为断层泥、碎块岩及片石等，断层涌水量在5～6m3/h，其主要为断层内的砂岩裂隙水，具有主断层面较宽、断层泥较厚、富水、节理发育、岩体破碎、局部有拖拉和牵引现象等特征，其巷道断层剖面素描如图2所示。 图2 巷道断层剖面素描 3.1.1 围岩周边位移量监测 由于巷道处在断层破碎带地段，测站布设的数量和观测频率应在相关规范及施工需要的基础上加大，在DF20断层及其破碎带，共设置了4个周边位移量测站，按照十字布点法布点，观测频度先期每天一次，后期根据观测结果适当延长。 3.1.2 拱顶下沉量监测 在断层破碎带地段，由于岩体软弱，且极破碎，顶板易出现下沉,因此,这项监测显得更为重要。在DF20断层及其破碎带，同样共布置4个断面进行拱顶下沉监测。 3.2 数据分析 3.2.1监测资料分析 （1）巷道周边位移分析： 在Ⅱ66回风下山断层破碎带，其围岩稳定程度分为3个阶段： ① 急剧变形阶段：主要发生在巷道掘后10天内，由于围岩为线弹性介质，考虑到围岩—喷射混凝土之间的相互作用，及其空间效应的影响，围岩发生急剧变形，其变形量占总变形量的50%以上。 ② 缓慢增长阶段：随着喷射混凝土的硬化，对围岩的部分荷载有支撑作用，同时，锚杆限制了隧道围岩的收敛变形，收敛变形逐渐减小，该阶段收敛速率为1mm／d左右。 ③ 基本稳定阶段：断面收敛变形速度趋缓，当断面收敛速率接近于O.2 mm／d。 （2）拱顶下沉量分析： 在DF20断层及其破碎带，从顶板下沉关系曲线来看，与围岩周边位移的变化趋势相似，初期下沉量十分明显，后期逐渐趋于稳定。如图3所示。 图3 围岩变形位移—时间关系曲线 3.2.2 观测数据反馈应用 根据观测结果绘制位移—时间关系曲线，掌握围岩随时间变形规律，指导施工，确定二次支护的时间。通过图3可以看出，在当巷道顶、帮围岩变形分别达到100mm和160mm时，围岩变形趋于稳定，此时为二次支护最佳时间。如果位移—时间曲线连续2次发生突变，则表明围岩受扰动范围较大，仅靠简单支护难以解决围岩稳定问题，这时应采用特殊的处理方案进行支护。 3.3 施工方法及措施 3.3.1 施工方法 通过断层带时，采用风动工具掘进，采用台阶式施工方法，以基拱线为界，分为上、下两个台阶，首先施工基拱线以上，再施工基拱线以下。循环进度800mm，上部超前下部施工两个循环进度。各部开挖后及时初喷混凝土封闭围岩，初喷厚度30mm，并及时进行初次支护。 3.3.2 支护方法 采用锚、网、喷+锚索+锚注联合支护技术，支护形式如图4所示。 图4 DF20断层支护断面示意图 （1）