巷道位于采场中,生产过程中的采掘爆破对围岩的破坏作用是显而易见的,据矿山现场工程师报告,由于钻孔超深和爆破的高强度,使得地表以下4一sm范围内的岩石变得十分松散破碎。因此,在施工与生产爆破的重复作用下,执平巷与机坑联接处的围岩的整体性遭到严重破坏,稳定性极差。
对于这些地质条件的改变,未能引起施工者的重视,没有采取任何有效的临时支护措施,这是造成塌方的原因之一。我们知道,地下工程都在岩体中施工,这种岩体具有初始应力,而由于巷道开挖将引起这种初始应力的变化,破坏了原岩的应力平衡状态,围岩产生了应力重分布。随着时间的推移,应力处于不断调整状态之中。
围岩力学变化是不断适应应力重分布的结果。它的基本过程是:巷道开挖应力变化、围岩变形、应力重分布、继续变形这样相互适应、互相影响,循环往复,最后达到新的平衡为止。巷道掘进后,周边围岩的临空面发生位移,在巷道周边附近发生较大的松驰变形。周边变形值最大,随着深度的增加,变形值逐渐衰减,形成松驰带。
松驰带以外围岩出现压缩状态。在围岩纵深一定范围内出现压密区,这个压密区的出现是围岩开始向稳定方向转变的重要标志。出现压密区,则围岩不可能稳定下来。形成压密区的原因,一方面是由于工作面前方由开挖影响而事先形成压缩状态,在工作面不断向前推进过程中,周边围岩压缩状态逐步转变为松驰状态。
由于支护及时得当,使松驰带控制在一定范围,才使得较深处围岩压缩状态得以保持;另一方面,由于支护反作用,松驰带又不断产生回弹,向松驰带外部围岩挤压,使压缩区扩大。呈压缩状态的围岩,形成承载圈,一方面对压密区以外的围岩起支撑作用,另一方面对松驰带起保护作用。
由此可见,及时得当的支护,是阻止围岩应变进一步发展的重要条件。该工程的破碎机坑是一边长为15m的正方形竖井,深25m。札平巷与破碎机坑交接处工程形态发生突变,容易产生应力集中,是工程的关键点,如果处置不当,就会发生问题。
随着机坑掘岩工作的完成,该处围岩应力状态发生重大改变,围岩由三向受力状态变成单向受力状态,由于支护不及时,受不良地质条件影响,使该处围岩应变向两个自由面无约束地发展,导致了该处滑坡塌方的产生。由上述分析可见,软弱的千枚岩夹层、采掘爆破及该施工爆破的反复扰动破坏、支护不及时、围岩大面积长时间的裸露,以及复杂的工程地质形态,是造成执平巷塌方的最主要的原因。
结束语处于露天开采矿山的地下工程,有许多区别于一般地下矿山工程的地方,我们对其特殊性,目前还有许多不太了解的地方,有待于今后进行研究、探索。但许多经验教训告诉我们,对于地下工程,要高度重视地质条件的预测、预报,对于工程条件的细微变化,都要引起我们的高度重视,切不可忽略放过。