动载作用下邻近硐室围岩支护工法

动载作用下邻近硐室围岩支护工法XX集团二十九工程处1．前言矿山井下巷道、硐室开拓施工主要采用钻爆法施工。施工过程中爆炸瞬间所释放的巨大能量在击碎或破坏介质的同时，往往也破坏到爆炸源附近一定范围内硐室的围岩整体性，因此，XX集团二十九工程处与安徽理工大学合作，进行深井巷道掘进过程中爆破动载对邻近围岩的损伤方面的研究工作。根据岩石爆破破碎机理和岩石损伤破坏理论，分析岩石的爆破准静态和动态力学特性、爆破应力波在中远区岩石的传播衰减规律，建立爆破动载荷作用下的岩石损伤力学模型。通过现场爆破地震波波谱实测分析，得出与巷道掘进多段微差起爆相对应的多个爆破振动主频范围，反算出最大单段安全装药量。通过分析爆破地震波对相邻巷道稳定性的影响，继而提出相邻巷道支护结构参数优化方案。应用FLAC2D软件分析既有巷道围岩和支护结构在受邻近爆破影响下的振动速度、应力和支护结构的变形，通过FLAC对岩石锚杆在静载和动载情况下的应力比较和分析，提出更为合理支护参数，提高了支护的安全性，减少了巷道的维修费用。XX集团二十九工程处应用该项成果形成了动载作用下邻近硐室围岩支护工法。本工法经XX集团二十九工程处在国投新集集团刘庄煤矿、口孜东煤矿、淮北刘店煤矿井下巷道施工中应用，确定最优爆破参数和支护参数，严格控制炸药量，获得了显著效果，对巷道围岩破坏小，减少材料消耗，且避免多余矸石排出和减少爆炸气体和粉尘的排放，经济效益、社会效益和生态效益显著。经安徽省教育厅组织有关专家鉴定，该项成果在动载作用下邻近巷道围岩动态响应与支护参数优化方面处于国内领先水平。2．工法特点2.1根据工程地质、岩体结构情况，利用爆炸应力波传播理论对邻近巷道在爆炸动载作用下的损伤破坏和稳定性进行分析，提出邻近巷道和硐室的支护结构，优化邻近巷道和硐室的支护形式、支护参数，减小对邻近巷道和硐室的破坏，以确保工程的安全性。蜜2悠.淡2尾利姥用飘爆忆炸右应额力烛波杀传焦播淘理悼论尝，挣得辰出霸爆样破孟动嚼载洲松版动门圈典的筐动皮态搁碎皂胀凤力铁与俭支密护锐参回数纺之岁间扮的残关棕系昆，喜确寿立挑合掉理断的是爆姿破队图闹表居，谜计龄算彩出尘最他大牙单煎段迹安乡全族装沸药裙量壮，丛在瑞提结高扮爆肚破洁效隔果宽的谎同查时岂减迈小脆对炎邻墙近路巷湖道肆和并硐礼室苍的雀破叔坏奉。达3委．吊适侍用薄范茅围遣各币类拐矿四山宿井扫下尾巷层道壶以促及奏人叨防矿地米下纱通碎道肆和抄硐茫室案、较国浴防余工引程体坑价道做和军洞号库嘱、苗市旗政书设闹施窜的晨地辩下殃铁防道疑、裁管谈线丙通谅道采等害工沾程汽。沈4宇．长工见艺免原宣理杏通巧过洽进堪行副爆换破宾作瓦用蚊下蜜多棵种件不葛同大围乏岩别介诵质然内在爆直炸仔应隔力慧波税的垫传科播颤特圆性充及动围都岩神破较坏箭损唱伤随范翻围借的屿理蛾论伯分守析臂，地得碰出顿爆敬破瞒破垃裂软区您、能裂妥隙捡区窃和嫩爆脾破总震爸动隙区故的蜻计抖算逐公正式浙。谜利勇用蝴P供P晌V含安鬼全郑判缠据衰等裂几堤种卧常童用刺爆某破总损炕伤铜确资定收方叔法疯与谁控过制轿标签准浙，疗根众据鲁理辜论痰分形析刷及吉试炒验搏所寄取终得规的牵基算本玉力牺学震参执量妥，促采麻用仔F分L侄A稻C墓软交件绣进呢行报爆旺破辆动傍载碰对滑邻戚近闸巷得道厚围句岩寒稳闭定俯性带和叨锚晌杆认力炮学收特友性味进增行根数览值团模大拟阁。决根笋据展爆疤破黎损桃伤哑破买坏疮机遭理闻，枯研伶究离爆纱破丙动携载潜的置动句态赶响姻应热与剃支聋护疼之趟间聋的怠关抗系竟，昏为完选靠择什合屯理染的橡支锐护双形敏式井提资供亦理索论芦依溉据默。斗根逃据锋现寿场洲施补工咬条坊件兼，弄进是行博工料程军监把测件和乐检司测掏，犯根笑据帜测挨定宰结争果宗，狗计火算联出声爆族破朵动沿载逐对腥相植邻舍巷渣道俘的镜影尺响浸范享围召，透优缴化界支讯护灭结诚构单和垃支闹护旷参捕数撕。册5当.次忆施帆工灿工墨艺偿流会程晃、市操假作糖要晋点留5维.贯1关爆眼破唯施断工去工拘艺渔流鼻程期第段一伏步轮：魄应要用横I觉n下s律t险a击n概t利e茧l锄振加动叨监阁测咬仪懒，录得逗出运质拒点队峰鉴值少振弦动菌速宽度爸，涨然吉后晒通林过捡公根式炮，迟反葛算览出卸装觉药期量叉Q由，战在墨爆袄破剂参首数味设掌计桶时侧根粪据痕计旗算柏结骑果够，久确香定介合拨理兄的撞炮盒眼沸数虏量狮、称眼嗓深冻、捧眼晶距视及凳圈吸距亮。羡第础二秀步矿：键通提过哑围括岩惹松评动钞圈扒的橡半珠径锁R元S虑公舞式扣计野算碗出融结列果挽，积根昏据歇围炭岩推松润动火圈熄的除半蹈径何R窜S悄计类算掠结沾果孝调费整欧支河护粉类他型乌和楼支西护泥参史数矮设探计迁。蛛打叨眼址工蚂艺宴流赢程料：脚参姑数普选惧择恩→裕安英全宝检教查昌→田定扑眼把位芽→增准甲备详机幕具蚀→谱上腿钎江→窗钻辰眼习→圈质劣量祖检抽查驶。肚爆片破刑工郊艺写流样程闭：轻参志数旺选妄择肿→岔安停全摊检李查璃→秆扫弓眼轻→批瓦屑斯桨检球查袋→奥装吸药攀→巡封径泥填→醋连围线栏瓦怕斯泪检含查讯→迟→批起塞爆深→秃通忍风锈除伸尘相→晚瓦融斯奖检萍查眨→规验增炮尝→授瞎挪炮股处逃理泪。洗锚株网弱喷朴支宫护病工垒艺雕流纲程纽见倡图凯5常-夕1萍5昼.中2防操馒作阴要毒点洁施屑工尼中蚊应决根误据陶爆苗破问振归动栽监坑测舞仪耀结舟果起，伟结吉合逐巷谣道艇围恐岩看岩央性防，争科肥学混合腐理疼的掩设六计属爆狸破华炮蛾眼赚布桌置悼图浙，琴按戏照券爆殊破结参拐数铜，络严税格率控乒制侮装揪药蓝量安。垮传泥感掩器摊的攻类帮型挡及齿频拔率涛范外围爹的兔选差择拣。矿在敌岩哥土帽工拌程问和代地幼下葛工灿程泉的养爆突破直振爆动买监劝测走中李，鱼通摄常贩采黎用随速任度眉标缸准窑，槽因昂为赠通乎过务速肥度释监务测款，病可陆以暗直普接住由凶爆焦破餐振桌动蹲产窜生可的蚊动柄态哭应哪力徒公啦式后计崭算贤出挠在脂爆引破磁地所震腔波汁作星用扣下浓，负岩扒土链介度质堡的做应义力垒。门传场感咳器你属努于钟敏混感胆器陕件亿，积野皇外跌使捐用路环害境胆条凶件归差折，介颠涂簸集振迹动熔较跌大增，哄容塌易胆受五损芽，辰因室此烟传啄感句器姐每弟年失至包少澡应绣标险定僵一索次裤，碍发洗现开线软性众度易偏却差努较请大渣的莫传黄感破器捡一屡定缸要汇停络止挽使禾用凉。私记堂录府仪螺的范选承择壁与碍要斯求理：清野垫外简测繁振该仪义一慧般针放板置双在涂传烫感受器仅附泥近赠，孩这柄样范可番省颈去亚繁亮琐吧的天布漆线补，分因枣此功记虹录禁仪起的卷触卵发杀方缘式谋一浪般傲选选择袖自滨动播内严触应发离(菜因日外娱触适发咸又脱必欧须叮放子长秧距章离添外卡触粪发珍信愿号歼线个)锯，熄若专自康触指发递有爪误歌将允导杀致窗测当试协失穗败款。社可惊以蛮设粗置企记棵录浇波急形杰的桥负茎延村时灭记彩录也。射若猴由昏自易触租发志启汗动孕记筹录呆存营储顽，涌没献有家负狡延职时凡设惠置抗，剃有饭可顷能络丢狼失能振育动堵波料头届记竞录亚，显波殃头分信甲号贫往左往购比少较亭重辛要闪。禾一猛般定负进延摔时习记杆录弹应照达羽到奸0咳.谈2辟5斯左参右衡。她每峰台舟记思录廉仪静至圾少掉应愤有犯两撑到尤三热个洋通喝道励。名通抢常嚷为勉测战量板某裙点方三晶个滑方凉向储的戒振毒动法分奖量蹄，兵需默要愈三凯个丑传待感养器森接场入转同拆一箩台具记葛录崭仪复，怨它涉可施保朵证卵三刊个冰方重向洪同津步废记驼录障，短便州于询求暖合受速具度男。沿记旷录房仪谦的惩内长存莲要腥足僚够弄大药。泉记庭录至仪疤的剥内繁存达容疗量富直刑接辱关罪系北到确每除通隔道恳的弦记阴录确长比度蔬，质而叹每芦通胶道朴记光录先长奇度灾制秀约摇着恰可侦记假录强时偏间英和软采谣集俭频握率著。竿采映集公频融率僻越设高赚，并可并记幻录攀时跨间坚就瞧越盯短土，构反糕之敬越透大短。另随具着扩计骑算奖机什技顿术铃的爸发瑞展五，然大倒容布量省内皱存残条地越遮来镇越立便卖宜扶，宰适夸当否增毁大规记寨录凑仪梢的叛内晓存驱，振可撕增域加项记丘录共波辞形汪的类数角据烫容夕量蚁，愚方柔便熊野节外能多阻次抄测矛振流记层录链。词记伸录单仪舅要闪轻哥便叔、欺耐微用宅，饭能境准横确狱、肥可蝴靠贿地愿捕资获果到悠信外号羽，来而酸不竞必子有傅过凡多叔的桐附浇带脉功赔能还。阳一张般算野幻外钟条钓件峡潮枣湿帽、凉多玻尘军、蝴颠侧簸置振冒动腹大佩，荒附砖带洋功栋能眯越等多向成轧本第越伯高杆，镰而榴且到故师障竖率绵也慌越申高稀。子因锈此充，桨要悦求骡记减录锈仪白要洗简龟单晋、挽适挪用墓，撒其蛇它靠附迈加巾功歇能待可各以袍通镜过研室格内企计蠢算风机叠来岂分计析皆处脾理纹。夏采灵用础普笔通崖光钻面勒爆净破防法骄，断打明眼罪采扒用啊具追有棚较燕高天冲眉击迈功并的左新般型辽Y院T刻－仪2雹8砌型寄气斤腿连式粪岩秧石孩风剂动吃凿程岩闷机言（焰该换机贱冲材击极力芝≥搏6识.奉5李k大g铲f晒.摆m级，缘冲繁击绸频帝率腹≥摩2苏1斯0凶0餐次唇/千分弊，滥扭傲力习矩器≥庸1岂8蹲0肥K蜻g称·暗c轧m完）尺，包配歼以遗六也角尊中惰空派钢茶钎批钻舟眼惠，叉钎妹杆馋为德Φ沿2粥2必×欢2早0旺0怕0眨m赌m猎，参钎菊头率为际Φ羽Φ鲜3驱5撇m饲m认十着字药型街或爽一抚字打型钉钎劳头选，葡炮耍眼获直控径亚3报5傲m铺m乳左戏右草。乒采膨用告三愤级炮煤氏矿晓安啦全括水悄胶泰炸炭药乞，急药白卷恋直容径摔φ样2垄7链m起m带和丑φ顽3镇5断m述m个，瓶1逗～愚5店段卷毫载秒尊电付雷响管租，喊M泼F办B蛛-嫩1溉0切0觉型姓发残爆求器威起变爆私，柴联搏线脖方短式厕为押串尘并粥联夕。塔炸县药晌规卷格亮性垦能蜜参怠数零见扩表鸡5谢-翠1悔。撞表新5岩-寒1伶鸽萄狗煤怕矿钱水考胶哲炸故药约性拴能揭参吧数冤固云品种密度(g/cm3)爆速(m/s)殉爆距(cm)猛度(mm)PT-473φ350.96～1.06≥3.0×103≥2≥10φ270.96～1.06≥2.5×103≥1≥10T-3200.95～1.25≥3.2×103≥2≥10张爆键破蔬参神数且浅遵眼治爆笨破窜时府最举常速用萄的展是瞒掏单槽场形邀式两是井垂径直顽楔唤形热掏喊槽事，赏它倍可暑以安充素分距利厨用齿工国作煌面肆这娃一缴唯俗一障的汪自行由纤面乎，溪使蕉用竟较困少陕的姻炮改眼搭消坝耗积和防炸粮药俱消作耗幻，皆却押能干够山获晃得恋较缸大剖的沿掏观槽童面描积库和工槽医腔镰体搭积侮。孙而引巷炕道佣中寨深量孔收爆舟破刺，言当翻巷斑道饥断堵面杨较住小侵时光斜库眼豪楔匙形快掏嘱槽尚的籍应宇用坑就寇受背到礼了适巷贼道躺断壤面尿宽科度拦的劈限厚制应，漏多陈采赚用挥直爆眼河掏狐槽欠。终直深眼永掏猜槽晒的猪形竿式便有孩多猜种杜，炎较灭为列常省见役的鸽有赢菱肌形选掏猎槽祥、勺角秤柱鄙掏遣槽宾、防螺逼旋独掏田槽克等套多识种愈。滴本侄研赤究顿设页计钢采车用价楔杯形框斜板眼乓掏晕槽追，崭对墨应归于座2避.欧0拥m培和咬2撒.那2楼m避炮迷眼甜深未度筒，粗掏村槽率眼餐深篮度推（功垂锋直星深卡度糠）梳应甩分储别厉为送2问.奉2把m吃和反2直.炸4脆m誓，叔为滔增案大嫩槽僵腔讨内则岩比石绣的迁破克碎芝和掏加扎大关槽芽腔掩底规部暗岩樱石党的湿破粥碎蒜和锄运趟动留，感在句槽适腔粮中砖心碑布悦置亏两碌个启与缸主悲掏樱槽蜜眼评同膜深扇的鲜直直眼机，趟要们求呆钻浑眼严时鞭满复足捏方虎向提（踪角驶度祸）引和乎深幸度钳要循求件，要眼筒底薯间迎距省控抢制袄在碎2拼0伞0州m透m答～歼3虚0萝0墨m届m务，符所躬有坡槽哑眼融装尖药替同跃用枪一傍段肥雷耍管发起冷爆混。捏为道增症强欠槽祥腔准内撕的透岩番石从破垃碎嘉效得果迈，他提跪高咱掏悲槽假效主率群，切掏拳槽铅眼垃采成用携φ怎4哗0含m攻m狭钎送头浓，爬配暑φ盏3挠5走m艇m集药总卷咐；动其恶他鸦炮粱眼绞则童采尾用烫φ掩3舱2锁m冶m樱和般φ约4怎0锦m柏m绸钎劣头闭，似配辟φ往2舰7常m弊m冰药划卷显。轰周嫁边忙眼缴采龟用策光筝面乡爆纽破钉技舱术草，命光宜面福爆份破号时笨的渠装获药职集兆中悉度笛2码5狐0夜g间/蜻m跳～田3舞5必0玉g化/崇m拾。少根卧据鞋断丙面起岩拿层钩情墓况叛，盈在改掏容槽诱眼莲和寸周兰边困眼浑间胁适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前及时打开喷雾，爆破前后应洒水灭尘。19.严禁打眼与装药平行作业。20.处理拒爆、残爆时必须在班组长指导下进行，并应在当班处理完毕。如果当班未能处理完毕，当班爆破工必须现场向下一班爆破工交接清楚。火工品管理措施1.爆破工必须把炸药、电雷管分开存放在专用的爆炸材料箱内，并加锁；严禁乱扔、乱放。爆炸材料箱必须放在顶板完好、支架完整，避开机械、电气设备的地点。爆破时必须把爆炸材料箱放到警戒线以外的安全地点。不得使用过期或变质的爆炸材料，用剩的火工品必须当班交回炸药库房。2.电雷管必须由爆破人员亲自运送，炸药应由爆破人员或者在爆破人员的监护下由其他人员运送。3.加强火工品管理，严格火工品领退制度。领退要有记录、签字，做到用多少领多少，剩余部分必须交回炸药库，严禁乱扔乱放。4.爆炸材料必须装在耐压和抗撞冲、防震、防静电的非金属容器内，雷管和炸药严禁装在同一容器内，严禁将爆炸材料装在衣袋内；领到爆炸材料后直接送到工作面，严禁中途逗留。8.3锚杆钻机（风动）使用管理措施钻孔前，要检查施工地点的安全情况，若有安全隐患，必须处理完毕后，方可作业。开机前要认真检查风、水管的连接情况，确保不漏风、不漏水。锚杆机旋转时，禁止用戴手套的手试握旋转的钻杆。当锚杆机收缩时，手不要握在气腿上，以免挤伤手。钻孔时，禁止使用太大的推进力，以免降低钻孔速度，造成卡钻、断钎、损坏钻杆或钻头等事故。打眼时，不准用手握转动的钎子。施工锚杆（索）时，操作人员不得站在锚杆机下作业，人员应位于左侧，使操作臂在右侧。

当所施工的位置影响行车时，必须等施工完毕后再行车。锚索按设计要求注好后，及时使用张拉机具加压，达到30～35MPa。禁止将锚杆机平置于地面；开眼位时，应扶稳钻机，进行开眼作业；。打锚索孔时，接长式钻杆连接处强度较低，在接头位置进入孔内之前要控制锚杆机推力，以免钻杆折断伤人。锚索要在地面截好后入井，松开盘住的锚索时要注意其弹性大，防止突然弹开伤人。打锚索眼时，要密切注意观察钻进情况，在异常时必须迅速闪开，防止断钎伤人，周围不得有闲杂人员。张拉锚索前，应先检查张拉千斤顶、油泵各油路接头处是否有松动，若发现有松动部分，必须先及时拧紧后张拉锚索。张拉锚索时，应使张拉油缸与锚索保持同轴，张拉千斤顶卡住锚索后，人员可暂撤到张拉千斤顶侧面。张拉千斤顶正下方严禁有人。8.4风锤使用管理措施打眼前及打眼过程中，要经常检查风、水管路的连接情况，发现问题及时处理。风锤与风、水带连接要扎紧扎牢，严禁跑风、漏水。管路连接处要加好双保险，用铁丝绑好，防止脱扣伤人。领钎人袖口要扎紧，严禁戴手套。领钎定位硬岩不少于50mm，软弱岩不少于100mm。打眼时，要随时注意两帮、顶板情况，发现有片帮、冒顶危险时，必须立即停钻处理。打眼前领钎人要用手镐刨出眼窝，防止钻头乱跑。打眼时，扶钻人员要躲开眼口方向，站在风锤侧面稳钻，两腿前后错开，严禁身体直对钻孔，禁止踩空或骑在气腿上钻眼，严防断钎风钻扑倒伤人。钻杆下方不要站人，以免断钎伤人。多台风钻同时作业时，要划分好区域，做到定钻具、定人、定开眼顺序，不准交叉作业。钻完眼后，应将钻眼工具、设施撤出工作面，存放在安全地点；将风、水管阀门关闭，；软管盘放整齐。打眼过程中，发现钻具零部件、设施等出现异常时，必须停钻处理严禁打眼与装药平行作业和在残炮眼内继续打眼，并必须坚持湿式打眼。9.环保措施通过试验数据确定最优爆炸参数和支护参数，精确控制炸药用量，减少爆炸气体和粉尘的排放，降低对大气的污染。同时严格控制炸药爆破矸石方量，避免多余的矸石排出，将减少对土地和水源的污染，保护生态环境。10.效益分析通过本工法的研究工作，将为井巷掘进提供最优化的爆破参数和支护参数，同时将大量节约爆破成本以及巷道支护成本，另外将会加快巷道掘进速度，减少爆破掘进时的危险隐患，确保巷道掘进安全,现以应用三例数据分析，三个实例共节约成本65.5万元。11.应用实例11.1淮北矿业集团刘店煤矿北翼轨道大巷位于均质厚层火成岩中掘进特点，我们通过影响区的计算来确定支护方案。影响区最大半径：式中：岩体容重，取值岩体埋藏深度，取600岩体内摩擦角，岩体粘聚力巷道半径，2.75根据测试和公式计算，确立采用锚喷支护。采用锚杆规格为M20-Φ18-1800mm，配套130×130mm方形球面托盘，间距1100mm，排拒1100mm，每个锚杆采用两卷Z2950中速树脂药卷锚固；然后喷射150mm混凝土，强度为。锚杆根数为9根。由于锚杆参数设计没有考虑到爆破动载的作用，在已施工阶段支护效果不是太好。现将考虑爆破动载的影响，通过数值模拟分析来综合确定锚杆支护参数。现将锚杆根数进行调整和模拟比较分析，得出最优方案。在刘店煤矿北大巷施工中，根据杨柳煤矿勘探地质报告，井底车场及北翼三条大巷区域，火成岩由南向北侵入，原侵入标高为-620~-569m。井底车场及北翼三条大巷区域不揭露火成岩，但是由于火成岩的不规则性特点，该区域局部隆起，位置从北轨的激光7测点125m至7-7钻孔附近，隆起影响范围预计向北230m，向东470m，隆起标高达-510m，因此在-5