东风隧道断层破碎带施工技术

本文对朔黄铁路东风隧道断层破碎带段采用小管棚预支护、锚喷初期支护施工技术作了详细叙述,并对开挖方法作了简要介绍。     

地质异常带巷道稳定控制对策及效果研究

 从地质异常带工程地质条件出发,进行石门揭煤的突出危险性评价及进一步防治,确保所揭11–2煤层没有突出危险性。提出超长孔钻杆注浆与钻杆埋入钻孔相结合的新型超前支护技术,并对其作用机制及支护工艺分别进行分析和介绍;开挖实践表明：新型预支护手段为巷道开挖和后续支护创造了理想的施工环境。初步支护后巷道变形监测及分析表明：在同一监测断面上,底臌变形最为严重,帮、顶收敛变形次之;在不同监测断面上,巷道围岩破碎程度越严重,巷道变形越显著。巷道变形破坏原因分析表明：除围岩自身工程地质条件及地应力对巷道变形有重要影响外,关键取决于巷道本身的施工控制条件,其中底板弱支护是导致巷道严重底臌,进而造成全断面失稳破坏的根本诱因。之后,提出新型预应力组合锚注底臌治理技术,并对其加固机制及施工工艺分别进行分析和介绍。底臌治理前后表面位移及深部位移监测结果的对比分析表明：新技术对巷道底臌治理效果显著,巷道围岩表面及深部变形速率显著降低,围岩整体稳定已基本得到控制。     

谈长大隧道大断面破碎断层带施工

隧道开挖施工中大断面破碎断层带质量控制是整个工程质量控制的关键,也是后续工程使用安全的有力保障。论文对大断面破碎断层带现场质量控制点进行了分析,给出了相应的处理措施。     

关角隧道F2–1断层破碎带支护结构优化设计

 依托关角隧道F2–1断层破碎带段,开展断层破碎带隧道支护结构优化设计研究。对采用原设计方案的支护结构位移、围岩压力、钢架应力、锚杆轴力进行现场监测,结果表明：施工工序对支护结构影响明显;钢架最大应力超过钢架强度,围岩压力分布不均匀,锚杆作用效果不明显,说明现有的施工方案无法满足施工安全要求,需要及时对其调整;经综合分析,提出提高钢架刚度、设置临时横撑、边墙小导管注浆等一系列改进措施,并采用数值计算软件FLAC3D验证其可行性。通过现场实施及监测结果的反馈,证明改进措施效果明显,研究成果可为断层破碎带隧道支护参数的确定提供理论依据和基础数据。     

撞楔法支护在巷道掘进过断层破碎带中的应用

以刘庄煤矿某煤仓巷道工程为例,介绍了撞楔法支护技术在巷道掘进过断层破碎带的应用,着重阐述了该技术原理及施工工艺,实践证明,撞楔法支护技术是巷道施工中过断层破碎带的一种安全可靠的支护结构形式。     

大巷组过断层破碎带支护技术研究

针对巷道组过特大型断层破碎带为工程背景,结合袁店二矿的支护工程实践,通过分析现有支护技术、支护所需解决的问题和解决的方法,结合了现场的实践,进而提出合理的巷道过断层破碎带支护技术,并在袁店二矿进行了应用,并取得了比较理想的支护效果。     

护坑隧道断层破碎带施工技术

对二广高速公路怀集—三水段护坑隧道断层破碎带段采用超前地质预报、小导管支护、锚喷初期支护、围岩量测施工技术作了详细叙述,并对开挖方法作了简要介绍,以指导类似工程施工。     

断层及破碎带隧道施工技术

介绍了断层及破碎带隧道施工应该注意的一些问题,分析了隧道开挖方式的选择,提出了在隧道施工技术中应该强调安全,并加强施工过程的监控测量。     

断层及其破碎带隧道信息化施工

断层及其破碎带是隧道开挖支护施工中难度很大、容易出现事故的地段。结合甘肃省兰临高速公路新七道梁隧道的实例，根据其地质特征，加强基础资料收集。采用地面地质调查、波速测试、隧道内掌子面和侧壁地质素描及超前钻孔等方法手段。通过数据分析处理。对其中F4断层基本地质特征进行了预报，如断层岩性、规模、位置的长期超前地质预报和精度较高的短期超前地质预报。同时，对施工中收敛变形、拱顶下沉和围岩压力等测量数据进行了曲线分析，动态反馈于施工过程中，此即断层及其破碎带隧道信息化施工。该方法在隧道穿越F4断层施工指导中取得了令人满意的结果。     

大型复杂岩质高边坡安全监测与分析

 岩石高边坡稳定性是水电站建设能否顺利进行的关键问题之一。锦屏一级水电站左岸开挖高边坡地应力高、断层裂隙发育、岩体卸荷深度大,地质条件十分复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题特别突出。介绍左岸边坡的监测布置,并对岩体表面变形趋势、空间分布形态、变形与开挖的关系进行分析,对多点位移计变形大小、岩体变形与结构面的关系进行探讨,对平洞石墨杆收敛计变形、谷幅平距观测、锚索荷载和抗剪洞变形等监测结果进行综合分析,得到边坡岩体的变形规律。研究结果表明,锦屏一级水电站左岸边坡岩体受开挖影响的范围较大,超过80 m,边坡岩体卸荷松弛变形量级较大,边坡岩体应力释放与转移过程较长,边坡达到完全稳定需要的时间较长。该工程的监测成果可供其他类似工程参考和借鉴。     

断层破碎带深部区域地表预注浆加固应用与分析

为提高巷道穿越断层破碎带区域围岩强度,解决巷道坍塌失稳问题,并为后期巷道锚固支护提供基础,利用地表预注浆对顾北煤矿巷道穿越F104断层破碎带深部区域局部岩体进行加固。注浆前期表现出泄压特征,注浆压力无法上升;采用分段-间断-重复注浆策略,可使前期注入浆液固化充填大开度的吸浆通道,防止浆液过度扩散,并为浆液注入较小裂隙创造了条件,实现对目标区域充填密实度的最大化。注浆后断层破碎带中心段浆液结石体呈丝络状分布,偶见水泥结石体粗脉;两侧边缘岩芯的浆液结石体呈脉络状分布。注浆增加了围岩完整性,加强了破碎岩体的相互镶嵌作用,提高了巷道掌子面稳定性;地表注浆对区域围岩裂隙进行充填胶结,减少了裂隙自由面空间,泥岩渐近泥化得到有效遏制,间接提高围岩强度;极破碎围岩注浆后浆-岩结石体表现出类混凝土状特征。地表预注浆使巷道稳定性得到有效保证,极大提高了岩体的自身承载能力及抗变形能力,开挖成型巷道表面收敛位移及收敛速率显著减少。     

穿435 m落差断层大巷的地质保障及施工控制技术

 以穿过435 m落差、140 m宽度断层带的主运输大巷的安全开掘为工程背景,研究特大断层区巷道施工地质保障及围岩控制技术。在断层岩性组成、断层岩芯剪切滑动面擦痕特征、断层导水特性及现代活动性等研究的基础上,结合区域地质分析判定穿该断层区域巷道施工不会遭受到断层突水威胁,施工的关键在于巷道顶板安全控制,针对性地提出化学浆液预注浆控制迎头空顶区岩体垮冒技术。如何防止超大范围断层破碎带内松散泥质岩体渗水泥化则是成巷后的最大技术问题;高强预应力锚杆支护和滞后强化注浆技术相结合可有效防止泥化,实现巷道长期维护。针对顶板状况设计两种技术方案,采取分步实施的动态施工工艺,在围岩顶板空顶自稳时间很短时,采取超前预注浆和喷层、架棚、注浆、锚杆组合技术方案;在围岩空顶自稳期间允许施工锚杆时,采用锚杆、注浆和关键部位锚索加固方案,保证了巷道的施工安全和长期稳定。     

富水断层破碎带井筒围岩控制

 针对云南某新建煤矿富水断层破碎带垮塌井筒的修复难题,通过现场调研及数值模拟研究,分析富水断层破碎带井筒围岩垮塌灾变机制,提出此类地质及工程条件下围岩控制基本原则和“顺序–联合”控制方法。研究认为：(1) 断层破碎围岩受水致弱化作用后泥化严重,松散体自承能力低,塑性流动显著,是造成围岩失稳及滑移的根本原因;多次低强度无效巷修并开挖造成冒落高度增加,活化断层裂隙,导通局部含水层,是造成破碎区段大面积垮塌及涌水的直接原因;(2) 破碎围岩失稳滑移过程中存在“应力快速卸压区”、“应力过渡区”及“应力集中区”,控制重点在于针对“应力卸压导水区”进行治水封堵及岩体加固,提高其自身承载能力,降低后期支护载荷;(3) 采用滞后变形区一定距离的变角伞状超前注浆预处理,可实现堵水和加固围岩双重目的。临时支护可为后期一次、二次支护提供空间和时间;(4) 适时采用衬砌预埋注浆管方式对破碎围岩内可能存在的空洞进行壁后二次注浆回填和加固,可以提高“围岩–支护体”整体承载能力。     

玲珑金矿主运巷塌陷治理区稳定性动态综合监测与评价

山东省玲珑金矿有新、旧2条相互平行、相距10m左右的主运巷（主运输巷道）,其下方为一垂直穿过的脉群采空区。为保护主运巷安全,在主运巷与采空区之间留有保安矿柱,并对空区进行毛石充填。由于主运巷下方受到非法民采的破坏,包括保安矿柱被盗采,导致新、旧主运巷均发生急剧的塌陷和变形破坏。为维持安全和正常生产,首先采取一系列特殊技术对旧主运巷进行加固治理,以恢复其正常运输通行能力。旧主运巷加固治理完毕后,运输线由新主运巷移至旧主运巷。按原方案,下一步应采取措施加固治理新主运巷,但由于经费困难,此步未能实施。大规模的新主运巷塌陷空区必将对已恢复运行的旧主运巷的稳定性产生重大影响。为监测这种影响,保证主运输线的安全,采用多点位移计监测、断面收敛测线、水准测量、应力监测和声发射监测5种手段建立塌陷治理区稳定性监测网。通过对多种手段获得的监测结果进行多元信息耦合分析,证实玲珑金矿旧主运巷采用符合岩石力学原理的高压锚注技术进行加固治理所取得的突出效果,同时对已加固治理的旧主运巷和未加固治理的新主运巷共存情况下主运巷的稳定性状态及其发展趋势作出评价,从而为主运巷下一步加固治理提供依据。     

穿越断层破碎带隧道动力响应特性分析

 通过数值分析和振动台模型试验相结合的方法,研究穿越断层破碎带隧道在地震荷载作用下横向内力分布和纵向动力响应特性。结果表明：围岩条件是影响衬砌地震内力的重要因素,围岩越差,地震作用产生的内力越大,其抗震性能越差;在横断面方向,不同围岩条件下衬砌内力均在共轭45°方向最大,为隧道抗震最不利位置;在纵断面方向,隧道位于围岩与断层破碎带接触面时,衬砌地震内力急剧增大;当隧道断面沿纵向远离断层破碎带一定距离后,其内力趋于一个稳定值。研究结果可为穿越断层破碎带隧道结构抗震设防提供参考。     

顶板诱导崩落预裂钻孔裂隙发育监测与分析

基于连续采矿的项板诱导崩落技术是一种主要应用于大型倾斜、缓倾斜贫矿体的非传统、安全高效的采矿与空区处理技术。为研究岩体内节理、裂隙等不连续结构面的发育与围岩诱导崩落机制的关系，采用前视全景钻孔电视对项板诱导崩落预裂钻孔孔壁进行监测，获得人为扰动下岩体内各种原生裂隙与不连续结构面发育情况，为诱导崩落的可行性研究提供定性与直观的评价，从而提高顶板诱导崩落的可控性。监测与分析结果表明，在项板诱导崩落过程中，直接顶板以上5m范围内出现一个破碎带，围岩的结构成为碎裂状；在顶板上方10m范围左右，出现一个圆形裂隙环带。随着裂隙的进一步发展，项板裂隙带密度增加，最终形成项板的诱导崩落。     

放炮震动诱发煤矿巷道动力失稳机理分析

发展了J.Litwiniszyn关于震动波诱发巷道动力失稳理论,分析了炮采震动诱发煤层巷道稳定性的影响,从理论上解释了放炮震动诱发冲击地压的根本原因。结合赵各庄矿实际生产情况,利用有限差分软件FLAC2D,对比分析了无支护和两种不同柔性支护条件下,巷道受放炮震动影响后的变形破坏情况。研究表明:放炮震动不仅增加了巷道围岩荷载,同时震动波的传播在围岩内产生了裂纹并在煤层和顶底板间诱发摩擦滑动,从而降低了围岩体的承载能力;柔性支护能有效吸收放炮震动的能量,降低巷道变形量;炮采影响下的防冲柔性支护,“U”型钢可缩支架略优于锚网支护。     

近距离跨采对巷道围岩稳定性影响分析

针对近距离跨采时，工作面与底板岩巷的不同空间位置关系，采用数值力学分析，详细地分析了工作面开采引起的围岩应力演化过程及特点、近距离跨采引起底板岩巷围岩位移的特点以及巷道位置对其围岩稳定性的影响。研究结果表明，煤柱上支承压力分布是开采影响岩层相互作用的结果，是开采引起集中应力在煤层与直接顶界面上的直接反映。近距离跨采巷道围岩位移受开采引起的整体位移场影响较大，而不单纯决定于煤柱侧支承压力的作用。留设保护煤柱时，底板岩巷应位于集中应力区的外侧或跨采时工作面应推过足够距离，使巷道靠近采空区应力恢复区的下方。最后通过实例给予了分析。