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摘要：在岩体中开挖巷道空间，引起围岩应力的重新分布，使得有些区域应力集中，若应力达到岩体的强度极限或屈服极限，可能会导致巷道围岩的严重变形和破坏。本文以北洺河铁矿为工程背景，采矿逐渐向深部推进，软岩破碎带施工非常困难，结合现场实际情况探索采用针对性的掘支措施，达到安全高效目的，为类似巷道掘支提供借鉴。
关键词：深部；破碎带；冒落；护顶；支护
一、工程背景
北洺河铁矿埋藏于北洺河河床之下，均为第四系黄土和河床卵石所覆盖，局部为中奥陶统马家沟组石灰岩，燕山晚期中酸性二长～闪长岩类侵入，穿插石灰岩体，产生蚀变。
岩石稳固性一般较差。闪长玢岩类岩石稳固性主要与蚀变程度有关。蚀变强，稳固性差。近矿岩石破碎严重，RQD值低。经统计，灰岩或大理岩的RQD平均值为23.48，矽卡岩的RQD平均值为36.49，岩体的RQD平均值为32.01，角砾岩、碎渣的RQD值为10.55，岩体完整性差，岩石质量属劣到极劣，无支护暴露一般不超过1～2.5m，暴露时间不超过8～24小时。
矿体的稳固性主要取决于含矽卡岩矿物的多少，稠密浸染状及块状矿石稳固性较好，稀疏浸染状及条带状较差。前者多分布在矿体中上部及厚大处，后者多在矿体边部。整个矿体RQD平均值为34.26，局部最高达到78.34，矿体破碎，矿石质量属极劣的。
二、深部软岩破碎带巷道变形破坏特征
经过大量的现场观测，北洺河铁矿深部软岩破碎带巷道变形破坏特征如下：（1）由于蚀变强、稳固性差，巷道变形大且速度快。原岩被开挖后，表面收敛速度快，短时间内巷道稳定性完全丧失。（2）节理裂隙发育，结构面严重弱化，造成顶板严重下沉、底鼓量大、两帮收敛明显。（3）各支护构件没有形成整体，无法发挥整体支护能力，或者支护方式选择不恰当。
三、深部软岩破碎带的掘支措施
（一）塌方段处理措施
-230m水平8-2措施溜井上盘运输巷FN4点西72m处巷道右帮可以看见清晰的闪长岩与矽卡岩分界线，FN4点西92m处附近巷道帮岩是伴生黄铁矿的磁铁矿石，该区域为蚀变破碎带。
-230水平8-2措施溜井上盘运输巷FN4点西78m～92m段巷道因地压太大掌子面在FN4点西92m处遭遇严重冒落塌方后停止作业，进而从另一方向采用小断面掘进导硐贯通。贯通后不超过24小时，顶部塌落封堵5～7m长巷道。
首先在塌落处后方围岩稳定段巷道安支2架U型钢拱架，间距500mm，腿部用三道Φ32mm圆钢拉杆焊接固定；接着顶部位置按10°的仰角距环形密集插入单长5m的Φ108mm铁管，立即穿打单长6m的15kg型号钢轨。这一步骤是处理过程中最为重要也最为费时，密集的铁管形成一个环形面，堵住下落的渣石，起到支撑作用。另外需往铁管上部空处填塞半圆木，半圆木以交叉垒叠为佳，达到缓冲护顶的效果。随后立即安装U型钢拱架，先固定腿再安梁。
注意渣石流动的情况，对掌子面两侧进行出渣，安插U型钢拱架腿，并焊接两道Φ32mm圆钢拉杆；登渣作业（以渣石堆作平台）利用5T手拉葫芦吊起U型钢拱架梁进行安装，再焊接两道Φ32mm圆钢拉杆连接前一U型钢拱架梁。在插入的铁管环形面空处，钢梁上部按10°的仰角穿打单长4m的钢轨，以此方式循环直至塌落末端稳定处。
U型钢拱架安支间距300～500mm，具体以实际情况而定。在施工过程中，以安全第一的原则，按施工组织设计作业，现场专人指挥，撬顶、穿打钢轨/圆钢和安装U型钢拱架安排有经验的支护工进行作业，钢轨一端部需作尖头加工。最后采用此方法循环穿过了该塌方段，发碹将U型钢拱架固定连为一体，发碹厚度300mm，高度1.2m。
（二）前探锚杆护顶的施工方法
-170m水平斜坡道联巷11#点前5.2m～35.3m段掘进遭遇蚀变闪长岩破碎带，岩体空间被开挖后围岩自身强度不能保持原有的强度抵抗来自原岩应力的作用，巷道顶部不时的塌落。
为防止迎头的破碎顶板冒落，采取了掘进前“前探锚杆护顶”的施工方法，即在迎头掌子面顶部位置按10°的仰角、300mm的间距环形并排布眼，再穿打单长3m的Φ32mm圆钢，留出300～500mm的杆尾；接着安支两架U型钢拱架，腿部焊接多道Φ32mm圆钢拉杆固定，顶部空隙塞半圆木封堵；然后对迎头进行凿岩爆破，施工的循环进度为0.6～0.8m，采用多打眼、少装药的放炮方式，尽可能的减小因爆破对围岩的振动影响，避免顶板的冒落。如围岩蚀变破碎极为严重，则采用“风镐”机械方式掘进。最后出渣，安支U型钢拱架。下一循环按同样的方式进行施工，前探锚杆交叉布置支护效果最佳。
（三）周边导硐法
-170m水平斜坡道交叉点正处于稳定性大的松软岩层中，最宽处达9m，一方面要求暴露面积不能太大，另一方面暴露面积不能太长，需快速支护封闭围岩。先将两帮的支架腿位置开挖到位，中间预留岩体，接着以预留岩体当作工作台，向顶部开挖挑顶，安设U型钢架梁。U型钢拱架安支间距300～500mm，支架间用半圆木填塞封堵，用18mm螺纹钢连接，8～10架将腿部发碹，高度1.2m。交叉点全部安设U型钢拱架后，将预留岩体开挖完毕，进行整体发碹，厚度300mm。采用该方法后，施工一个交叉点节省时间约30%～40%，且随掘随支，有效保证了顶板的安全。
四、总结
软岩破碎带掘支的有效方式，可采用短掘短支、前探锚杆护顶或密集穿打圆钢/钢轨护顶、周边导洞法等，在北洺河铁矿巷道开挖施工中取得了良好的效果。北洺河铁矿地质条件复杂多变，上述掘进方法并非最佳的，应根据其地质条件，灵活选用掘支方法，达到既安全、高效，又经济的目的。
参考文献：
[1]周昌达主编.昆明工学院.《井巷工程》.冶金工业出版社.
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