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硐室与溜井稳定性控制
2026-01-31  出处:煤客网  煤客新闻网  煤矿网  来源:网络   



建立 “监测 - 分析 - 调整” 的闭环控制体系是实现稳定性动态监测与反馈调整的关键。当监测数据显示硐室或溜井的稳定性出现异常时,首先要对监测数据进行深入分析,找出导致异常的原因。例如,对于硐室围岩位移过大的情况,可能是由于支护强度不足、岩体节理发育等原因导致的;对于溜井井壁收敛变形异常,可能是由于矿石冲击、井壁磨损等原因引起的。根据分析结果,制定相应的调整措施。如果是支护强度不足,可以补打锚杆、增加锚索数量或加大喷射混凝土厚度;如果是岩体节理发育,可以采用注浆加固的方法,增强岩体的整体性。在采取调整措施后,继续对工程进行监测,验证调整措施的效果,形成一个完整的闭环控制体系,不断优化工程的稳定性控制方案,保障工程的长期稳定性。

四、 工程实践案例分享
4.1 节理岩体硐室支护优化案例
某深部金属矿在开采过程中,遇到了节理倾角对硐室稳定性影响的典型问题。该矿的地下硐室处于节理发育的岩体中,其中部分区域的节理倾角为 35°,对硐室的稳定性构成了较大挑战。

在初始设计阶段,采用了常规的支护方案,锚杆间距为 1.5m,排距为 1.5m,未设置喷射混凝土支护。然而,在硐室开挖后,通过现场监测发现,硐室围岩出现了较大的变形,部分区域甚至出现了开裂现象。为了深入了解硐室围岩的力学状态,采用有限元软件 Phase2 进行数值模拟分析。模拟结果显示,在当前支护条件下,硐室周边岩体的最大位移达到了 50mm,塑性区范围也较大,安全系数仅为 1.05,处于较低水平,硐室存在较大的安全隐患。

基于模拟结果,对支护方案进行了优化调整。将锚杆间距由 1.5m 缩小至 1.0m,排距也相应调整为 1.0m,以增强对节理岩体的锚固效果。同时,增设了喷射混凝土支护,喷射混凝土厚度为 15cm,强度等级为 C25。调整后的支护方案再次通过 Phase2 模拟验证,结果表明,硐室围岩的最大位移降低至 35mm,相较于调整前降低了 30%,塑性区范围明显减小,安全系数提升至 1.2 以上,满足了工程的安全要求。

在实施优化后的支护方案后,对硐室围岩进行了长期监测。监测数据显示,硐室围岩的位移得到了有效控制,变形速率逐渐趋于稳定,未再出现新的开裂现象。通过此次工程实践,充分验证了节理倾角参数在支护设计中的重要指导价值,为类似地质条件下的硐室支护设计提供了宝贵的经验。

4.2 程潮铁矿溜井加固工程案例
程潮铁矿在生产过程中,溜井的稳定性问题较为突出。该矿的溜井设计通过总矿岩量为 1100 万 t,服务年限为 16 年,但在实际使用过程中,溜井的破坏率高达 56.2%,远超出预期,严重影响了矿山的正常生产。

为了解决溜井的稳定性问题,采用 FLAC3D 软件对溜井的破坏机理进行了深入分析。模拟结果表明,溜井破坏的主要原因是长期放矿过程中,矿石对井壁的冲击摩擦导致井壁岩体出现应力集中和疲劳损伤。在应力集中区域,井壁岩体的应力超过了其强度极限,从而产生开裂和剥落;而长期的冲击摩擦使井壁岩体的疲劳损伤不断累积,降低了岩体的强度,进一步加剧了溜井的破坏。
针对溜井的破坏原因,采取了一系列加固措施。首先,对溜井的断面形状进行了优化,将原有的圆形断面调整为椭圆形断面,以减小矿石对井壁的冲击应力集中。椭圆形断面的长轴与短轴之比根据溜井的受力分析确定为 1.5:1,这样的比例能够有效地分散矿石的冲击力。其次,在井壁增设了衬砌,衬砌采用钢筋混凝土结构,混凝土强度等级为 C30,厚度为 30cm,钢筋采用 HRB400 级钢筋,间距为 200mm。钢筋混凝土衬砌能够增强井壁的承载能力,抵抗矿石的冲击和磨损。此外,还对井壁岩体进行了注浆加固,注浆材料采用水泥浆,水灰比为 0.5,通过注浆填充岩体的裂隙,提高岩体的整体性和强度。

通过这些加固措施的实施,程潮铁矿溜井的稳定性得到了显著提高。溜井的服务年限从原来设计值的 2/3 延长至 10 年,有效地降低了矿石运输成本,保障了矿山的正常生产。在加固后的运营过程中,通过对溜井井壁的位移、应力等参数进行监测,结果显示各项指标均在正常范围内,溜井的稳定性得到了有效保障。

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