王康平

摘 要：随着我国经济的飞速发展，资源需求越来越多，矿产企业大量涌现，矿建工程数量显著增加。矿建工程存在部分特殊硐室，其具有相对特殊的功能，在矿建工程中发挥着极其重要的作用，因此其支护工作至关重要。本文重点研究了矿建工程中特殊硐室的软岩支护技术，其间分析了我国矿建工程中特殊硐室软岩支护现状和存在的问题，然后探究了特殊硐室软岩结构支护方式，最后举例进行分析，以期为矿建工程施工单位、设计单位、开采单位提供理论支持。

关键词：矿建工程;特殊硐室;软岩支护

Absrtact： With the rapid development of China's economy， the demand for resources is increasing， mineral enterprises have emerged in large numbers， and the number of mining construction projects has increased significantly. There are some special chambers in mining construction projects， which have relatively special functions and play an extremely important role in mining construction projects， therefore， their support work is very important. This paper focused on the soft rock support technology of special chambers in mine construction projects， during this period， first analyzed the status quo and problems of special chamber soft rock support in mine construction projects in China， and then explored the special chamber soft rock structure support method， finally gave an example for analysis in order to provide theoretical support for the construction unit， design unit and mining unit of the mine construction project.

Keywords： mine construction engineering;special chamber;soft rock support

在矿建工程的施工过程中，部分特殊硐室处于软岩环境，通常具有特殊功能，一旦修建完成，大多数无法进行反复维修，建设之初就必须保障其质量。在对特殊硐室进行设计和施工的过程中，人们必须深入分析硐室所处软岩环境的结构可塑性、膨胀性等，采取合理的支护技术，制定科学的支护方案，确保支护施工达到预期效果，使软岩环境的结构保持相对稳定的状态，特殊硐室安全稳定。

1 我国矿建工程中特殊硐室软岩支护现状

随着我国科学技术的不断发展，很多先进的矿产开采技术得到广泛的运用，极大地提高了矿产企业开采的安全性和稳定性。目前，在我国矿建工程中，特殊硐室软岩支护技术仍有较大的提升空间，传统的软岩结构硐室支护技术已经无法满足实际施工需求，以至于安全事故频发，严重影响矿产企业的开采效率和施工人员的人身安全。

传统的软岩结构硐室支护方案主要存在以下问题。首先，施工单位和设计单位缺少对软岩结构的明确认知。软岩结构的巷道变形强度较大，受地压力较高，支护难度较大。根据以往的工作经验，使用单一的支护方式并不能够有效地压制复合型软岩结构变形力学机制，迫切需要进行优化。其次，大部分矿建工程所处的软岩结构都是高应力膨胀性软岩结构，其具有较强的蠕动变形性。其中的硐室泵房排水系统大都采用上下交错的形式来进行排列，非常容易受到外界因素的影响，导致支护内部结构逐渐发生脱落，最终导致自承圈的损坏。最后，断层面的筛选水平有待提高[1]。

2 我國矿建工程中特殊硐室软岩支护存在的问题

2.1 特殊硐室软岩结构缺少分析

软岩结构的地压大，容易变形且幅度较大，支护施工难度较高，使用单一支护方案已经无法满足实际需求，很难达到预期效果。在设计特殊硐室的支护方案时，人们需要明确重点，采用综合性的设计方案。传统的硐室支护以锚喷支护为主，其长度大部分低于500 m，而且要低于杆体的长度，倘若受到外部环境的强烈影响，很难保持正常状态[2]。

2.2 硐室围岩结构缺乏约束

在高应力的膨胀型软岩中开展硐室施工时，硐室中泵房的排水系统巷道通常需要按照上下交错布置的标准来施工，但是施工受外部爆破震动的影响非常大，其中相对薄弱的位置甚至会发生变形，其抵抗效果也会大幅度下降，继而出现松脱、蠕变等情况，逐渐形成破碎区，严重影响锚固围岩自承圈的稳定性[3]。

2.3 硐室断面的选择不合理

目前，我国多数矿建工程的泵房与变电所的断面形态都是半月拱形，在对支护底板进行混凝土浇筑的过程中，其支护强度大都无法应对膨胀型软岩释放的高应力强度，进而让支护两侧的围岩内部结构发生较大的蠕动变形。另外，在矿建工程中，一些特殊硐室直墙壁段的高度较大，无法有效地对抗或承受侧压力，会发生支护体脱落，倘若施工单位未能及时发现并处理，就有可能引发更为严重的失稳破坏[4]。

3 矿建工程中特殊硐室的软岩支护技术分析

3.1 临时性支护

在矿建工程中，特殊硐室施工通常会选用锚网支护技术来进行临时支护。首先需要确定安置锚杆孔，然后使用风钻将锚杆嵌入孔中，锚杆布置以矩形为主，与软岩面不保留缝隙，以此增强支护的支撑力。一般来说，在井筒和管子道中，大多采用锚杆和不锈钢网进行临时支护。需要注意的是，施工时需要根据硐室的实际情况来选择搭接方式和网格规格，确保支护均匀布置，发挥临时支护的最佳效果[5]。

3.2 永久性支护

矿建工程特殊硐室井筒部分普遍使用混凝土支护方式，其属于永久性支护。在支护作业中，施工单位必须保障工程施工的整體质量，科学地选择混凝土材料，防止受到外部环境因素的影响，提高混凝土浇筑质量，确保支护质量符合国家相关保准。在矿建工程特殊硐室的关键区域（如巷道）施工时，通常采用二次支护，因此人们需要科学选择变形力学类型，将施工中的复合型结构软岩转变成部分结构单一型软岩，此外还需要重视混凝土底板支护工作[6]。

3.3 二次强化组合支护

一般情况下，只有一些失修巷道和硐室关键区域才会用到二次支护技术。其主要支护流程为：一是对软岩结构的复合变形力学进行深入研究，确定其机制;二是使用科学方案来有效改变软岩的复合变形机制，让其变形机制由复合型变为单一型;三是科学完善二次支护方案。在矿建工程特殊硐室施工中，当硐室位于软岩结构内时，人们需要调整和优化其具体支护方案。

3.3.1 二次支护施工时机。一线施工人员需要对特殊硐室有明确的认知，确保在施工过程中将围岩的变形应力充分释放，使初次支护发挥最佳效果。当软岩结构的放压曲线与初次支护的放压曲线交汇时，初次支护方案的主体已经达到最佳状态。在实际施工中，人们需要根据施工现场的实际情况，科学地判断二次支护的时机，即锚喷支护的巷道开始出现鳞状剥落，同时逐渐开始出现片状剥落。另外，二次支护时要选择强力组合支护，科学控制应力释放和软岩膨胀，利用二次支护的强力组合来对硐室围岩结构和支护主体进行强化，提高其安全性、稳定性[7]。

3.3.2 特殊需求分析。确定后壁式和圆筒式的具体支护方案后，人们需要分析特殊硐室的特殊需求。首先，最佳锚固方案应以高强度的半程锚固锚杆或全程锚固锚杆为主，有效提高自承圈的厚度;其次，对硐室的锚索进行加固时，要适当加长锚固长度，使其深入稳定岩层的内部。锚索锚固能够有效发挥预应力的价值，极大地加大自承圈的厚度，改善硐室围岩结构，使其能够达到后壁支护的需求。再次，如果采用浇筑钢筋混凝土的方式来加固支护结构，人们需要做好支护两侧墙壁的控制处理，避免围岩内部结构变形，对圆筒式支护方案进行强化，提高支护效果。最后，使用增加锚索的方法，对硐室工作面底板进行处理，创造框架桥式结构，以此来解决硐室工作面底部相对薄弱的问题，并为后续强支护方案实施奠定基础[8]。

4 矿建工程中特殊硐室软岩结构实例分析

某处矿建工程二水平泵房共设有12台3型水泵装置，目前已经建成运行3年，现需要对其内部进行翻修、加固。其内部变电所硐室长为350 cm，宽为600 cm，高为390 cm;泵房硐室的长为4 100 cm，宽为700 cm，高为550 cm。建设初期，硐室都采用锚杆、锚网、锚喷联合支护技术，喷射混凝土的强度等级是C20。其中，硐室底部鼓胀情况比较严重，并且存在高应力膨胀型软岩底板来压，变电所的硐室断面呈马蹄形，泵房的硐室断面是半圆拱直墙底板桥式框架断面。

在选择二次支护方案时，人们需要分析软岩支护理论，采用合理的强力组合支护方案，对硐室薄弱部分进行强化支护处理。其中，除了底板以外，其他断面都要增加高强度锚索锚杆，并围绕硐室轮廓铺设双层钢筋，对硐室围岩软弱部分进行强化加固处理。需要注意的是，在二次支护施工的过程中，混凝土的浇筑厚度要保持在50 cm左右。另外，硐室工作面底板需要使用桥式框架钢筋混凝土梁进行支护处理。

通过此次二次支护施工可知，硐室支护中的薄弱部分可以使用各种支护处理方式，有效强化硐室支护结构，增强其支护效果。通过对该矿建工程进行调查分析可知，当硐室围岩（已进行初期支护）的变形速率保持在1.7～6.4 mm/d时，底板变形速率的最大值为22.5 mm/d。二次支护完成后，该矿建工程的硐室围岩变形速率和底板变形速率保持为零，证明了二次支护具有极高的可靠性。

5 结论

软岩结构硐室属于矿建工程的薄弱部分，尤其是一些具有特殊功效的硐室，如机电硐室等，其对硐室围岩的膨胀型软岩性质、力学参数等有着极高的要求。人们要以初次支护为基础，开展二次强化支护，有效改善硐室围岩中相对松散的岩体部分，提高硐室支护强度和支护效果，保证硐室支护的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]张建明.矿建工程中特殊硐室的软岩二次支护技术分析[J].山东煤炭科技，2014（11）：15-16.

[2]杨超.矿建工程中特殊硐室的软岩支护技术[J].商品与质量，2016（35）：287.

[3]曹学林.矿建工程中特殊硐室的软岩支护技术[J].机械管理开发，2015（9）：107-108.

[4]山东建筑大学.基于预制装配式底弧板的软岩硐室底鼓治理支护结构及方法：中国，CN201810957123.2[P].2019-01-11.

[5]武强.软岩特殊硐室的支护技术应用[J].山东煤炭科技，2017（2）：18-20.

[6]周强，熊一强.矿建工程中特殊硐室的软岩支护技术[J].建筑工程技术与设计，2018（11）：706.

[7]万海鑫.特殊硐室软岩支护技术在矿建工程中的应用[J].中国高新技术企业，2014（16）：122-123.

[8]李建民，娄玉民，戚兆祥，等.软岩支护技术在特殊硐室中的应用[J].煤炭科学技术，2002（12）：3-5.