矿山采空区施工中地基处理与边坡支护技术研究

2020-08-05梁一

世界有色金属 2020年10期

梁一

（贵州地矿基础工程有限公司，贵州贵阳 550000）

在矿山采空区的施工过程中涉及到的施工环节非常复杂，同时整个工程的施工周期相对较长。在具体的施工过程中，地基处理技术至关重要，它是确保井下围岩稳定性的基本保障，相关施工单位在具体的施工过程中，需要针对施工区域范围内的地质条件状况进行详细的勘查，并且依照不同的地基条件，制定出针对性的地基施工处理技术，有效提高地基结构的承载能力和稳定性。除此之外，在采空区施工过程中，边坡支护施工技术也至关重要，由于受到地质条件因素的影响，矿体的边坡结构需要进行一系列支护处理，以此来保证井下巷道整体的稳定性。

1 采空区地基处理技术

1.1 换垫层技术

在我国部分地区经常会出现软土地基条件，通常情况下，相关施工单位会尽可能避免在地基条件差的环境下进行施工，但是对于一些特殊的矿山开采区域，必须要在地基条件差区域进行施工，此时就需要对地基进行有针对性处理，有效提高技术结构的安全性和稳定性[1]。在地基施工过程中，最常用的方法为换填垫层法，该施工方法整体的施工流程相对比较简单，主要是使用一些强度更高、承载力更强的土壤来替换，地基的土壤通过这种换填施工方法，可以有效提高基础结构的承载能力。通过使用强度更高的回填材料，通过回填压实处理之后，整体的地基结构稳定性得到了明显的增强，形成一层受力能力更好的持力层，这种换填垫层施工方式，在矿山工程施工当中应用非常广泛，前期的施工造价相对较低，并且施工效率较快。

1.2 地基夯实施工技术

地基夯实施工技术，主要是通过强大外力的作用下，对采空区地基条件进行反复冲击，让地层当中的大量水分和空气排出土壤之外，以此来有效提高地质结构的密实程度，进而增大了土壤的承载能力[2]。地基夯实处理技术，在应用过程中通常是使用质量较大的重锤上升到一定的高度然后自由下落，对地表的土壤进行充分压实。运用大型的体重机械设备将重锤反复提升和自由降落，让重锤对地基表面进行反复的挤压，以此来保证井下地质结构形成非常坚硬的基础层，大大提高了地基结构的承载能力。除此之外，还有一种地基夯实技术和普通的夯实技术相类似，但是在重锤的提升高度上远远大于普通的夯实方法，这种夯实处理方法所形成的冲击力更强，会让地质结构变得更加紧密[1]。

图1 地基进行夯实处理

1.3 振冲水冲技术

振冲水冲技术在深层密实地基施工过程中应用效果非常明显，在具体的操作工作中，通过潜水电机带动对应的振冲器来进行高频率振动，并且通过喷嘴直接喷射出高压的水流。在操作过程中可以形成相应的孔洞，然后在孔洞当中分批加入一定量的回填材料，比如，质地比较坚硬的矿石等，形成一种稳定性较强的桩体结构，有效实现压缩目标效果[3]。通过这种加固处理方法，整体的操作方式比较简单，前期的经济成本投入量较低，同时加固处理效果非常明显，在抗剪切能力较小的地基条件差区域施工中效果非常明显。

1.4 旋喷注浆施工技术

旋喷注浆桩地基加固处理技术，在具体的施工过程中，主要使用的是深层搅拌机设备，通过该设备的使用，将固化剂和软土地基内部的土壤同步进行搅拌，形成加固桩结构，同时在整个工程施工当中，需要使用固化剂来作为干粉和地基条件的土壤进行充分的搅拌和吸收[4，5]。通过这种处理方式对于含水量较大的地基条件，表现出的效果非常明显，并且该方式在具体的施工过程中，对地基条件当中的原状土加以了充分运用，并且整个施工过程噪音较小，对周围的环境没有明显的污染，整体的施工效益非常明显。

图2 孔洞中回填材料

1.5 堆载预压施工技术

在矿山采空区地基施工处理工作中，堆载预压施工方法应用非常广泛，并且表现出的施工效益和施工效果都非常明显。在具体的施工过程中操作流程如下所示：首先，在施工完全成型之后，在正式开始施工之前，使用堆载预压处理方法，将大量的砂石料土料和其他的材料在地基结构当中进行加载，给予地基结构一种稳定的预压工作条件，保证地基基础结构在正式开始施工之前得到预先充分压缩，以此来完成大部分的地基沉降工作。在采空区地基的荷载能力得到充分提高之后，再去除地基表面的其他荷载，然后直接进行后续的井下工程施工。通过这种处理方式，有效控制了地基结构产生的沉降问题，除了运输荷载物品所产生的费用之外，其他的费用支出相对较小、施工周期较快，使用前景非常明朗[6]。

2 边坡支护技术

2.1 坡率法支护

在边坡支护工作过程中，坡率法是一种操作比较简单，同时可以实现因地制宜的边坡支护方式。在具体的施工过程中，不需要使用其他的支护方式来进行辅助，只需要通过控制边坡的高度以及边坡的角度，可以实现整个边坡结构的稳定性提升。但是矿山边坡支护施工技术在使用过程中，对边坡结构的要求相对较高，在一些土质条件良好、地下水位较低，同时具有足够放坡空间的边坡加固工程当中应用非常广泛[7]。通过该边坡支护方式的使用，对矿区周围的环境不会造成巨大的影响，但是在一些井下水发育程度较强，在地质条件稳定性较差的环境下，该施工方法不能进行使用，因此坡率法支护施工技术主要是依照土壤自身的强度，通过调整边坡坡率大小来有效提高边坡结构的整体稳定性。

2.2 土钉支护技术

土钉支护方法在具体的工作过程中，主要工作原理是使用土钉沿着孔道和周围的土壤之间进行充分接触，形成一个网状的复合体支护结构，同时在土壤结构当中需要设置长度较短并且密集程度较大的土钉结构，然后有效配合土壤当中的金属网，喷射混凝土面层和基础土壤结构之间的承载力，形成一种支撑能力较强支护结构。通过这种支护方法的有效应用，大大提高了土层结构自身的承载能力，可以弥补边坡结构存在的抗剪切强度不足以及脆性程度不足等方面的问题，同时有效转变了基坑或者是斜坡产生的形变破坏问题[8]。这种加固处理方式，在深度作业面当中应用效果非常明显，可以在深度作业面设置一排土钉结构，然后使用混凝土喷射向更深层次的空间继续进行开发，并且不断进行重复，直到达到基坑所需要的施工深度为止[9]。

图3 加设金属网增加地质结构承载力

2.3 边坡锚固技术

边坡锚固支护技术，通常情况下运用在坡面的岩石破碎层、岩层断裂层以及岩层结构不连续的地层，结构护坡当中通过使用土钉墙或者是锚杆加固结构来提高边坡结构的稳定性。在具体的施工过程中，主要的工作原理和边坡锚杆的支护方式基本类似，主要是依靠植入土钉或者是使用锚杆和锚索的加固能力，有效提高边坡地质结构之间的摩擦力，以此来实现边坡地质结构的相互牵制能力，防止边坡结构出现滑动，形成良好的支撑和稳定性施工效果[10]。