王曉鋒

江西都昌金鼎鎢鉬礦業(yè)有限公司 江西 九江 332600

正文：

1 引言

目前的巷道近接開挖的過程都不同程度上出現(xiàn)了塌方、巖爆、滲水等問題，存在較大的施工風(fēng)險，因此應(yīng)對巷道近接開挖要進(jìn)行圍巖的應(yīng)力和應(yīng)變進(jìn)行計(jì)算分析，進(jìn)行對近接開挖圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究。FLAC是美國ITSKA公司利用有限差分原理的連續(xù)介質(zhì)數(shù)值計(jì)算軟件，內(nèi)部是一種顯式計(jì)算方法，其內(nèi)置了12種巖土本構(gòu)模型，它們包括：空模型；三個彈性模型；八個塑性模型。

本文采用數(shù)值模擬方法，對巷道近接開挖圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了巷道近接開挖過程中圍巖應(yīng)力、位移的變化。

2 數(shù)值模擬計(jì)算方案

某采礦廠水文地質(zhì)復(fù)雜，地下水系發(fā)育，設(shè)計(jì)一共采用開挖5條導(dǎo)流巷道進(jìn)行導(dǎo)流排水，右岸布置3#、4#、5#三條導(dǎo)流巷道，采場導(dǎo)流巷道采用“左2右3、、4大1小、4低1高”的布置格局。右岸3、4#導(dǎo)流巷道上游部分洞段裂隙發(fā)育，巖體為破碎因民組?。瓨O薄層大理巖化白云巖，巖層走向與洞軸線之間夾角較小，3、4#導(dǎo)流巷道在不同的洞段開挖過程中的斷面尺寸不同，本文研究區(qū)域在樁號1+563～1+647階段中，這階段的巷道開挖的斷面尺寸為27.2*19.9（m），5號導(dǎo)流巷道在該研究區(qū)域的樁號當(dāng)中的開挖斷面尺寸為18.6m*14.8（m）。3、4#導(dǎo)流巷道分五層開挖，5#分兩層開挖，首先建立3、4#導(dǎo)流巷道采用同時分層開挖，5#導(dǎo)流巷道一層分別與3#、4#導(dǎo)流洞一層同時開挖，5#二層跟3#、4#導(dǎo)流巷道三層同時開挖，對現(xiàn)場施工進(jìn)行數(shù)值模擬，印證數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的與現(xiàn)場破壞是否相吻合，從而確定數(shù)值模擬計(jì)算的正確性。圖1為3、4#導(dǎo)流巷道分層開挖支護(hù)斷面圖。采用有限差分法，對3、4#導(dǎo)流巷道以及5#巷道施工動態(tài)反演分析，對開挖過程的位移、應(yīng)力區(qū)進(jìn)行分析。

3 圍巖穩(wěn)定性分析

圖2分層開挖位移云圖。前期開挖后在拱頂處的位移最大，約為200mm，因此在開挖過程中需要采取噴錨支護(hù)才能繼續(xù)施工；隨著開挖的進(jìn)行位移最大值位置發(fā)生變化，在3、4#導(dǎo)流巷道右側(cè)拱肩和左側(cè)拱墻位移值最大，并且最大值達(dá)到了800mm，所以在四層、五層開挖時進(jìn)行支護(hù)打錨桿需要更長，灌漿壓力更大，錨桿排距更小，進(jìn)行支護(hù)材料花費(fèi)更高，由此可知層狀巖體巷道開挖圍巖存在滑移破壞和擠壓破壞的趨勢。

圖2 分層開挖位移云圖

圖3分層開挖最大主應(yīng)力云圖。在開挖過程中，拱頂處的應(yīng)力反而不是最大，應(yīng)力集中區(qū)域較小，應(yīng)力數(shù)值大約為2-4MPa，較其余部位??；在經(jīng)過兩層開挖后，在兩側(cè)拱肩處應(yīng)力集中區(qū)域較大，應(yīng)力數(shù)值為20MPa左右，開挖結(jié)束后應(yīng)力集中區(qū)域反而變小，應(yīng)力數(shù)值也變小，所以應(yīng)該在一層開挖和二層開挖采取針對性的措施在保證安全要求前提再繼續(xù)施工。

圖3 分層開挖最大主應(yīng)力云圖

4 結(jié)論

(1)在開挖過程中，拱頂處的應(yīng)力反而不是最大，應(yīng)力集中區(qū)域較小，應(yīng)力數(shù)值大約為2-4MPa，較其余部位小；在經(jīng)過兩層開挖后，在兩側(cè)拱肩處應(yīng)力集中區(qū)域較大，應(yīng)力數(shù)值為20MPa左右，開挖結(jié)束后應(yīng)力集中區(qū)域反而變小，應(yīng)力數(shù)值也變小，與每次開挖后應(yīng)力的重分布有關(guān)。

(2)由數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果可知，圍巖處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與現(xiàn)場破壞形式剛好吻合，說明了數(shù)值模擬計(jì)算的正確性，為之后的類似工程提供相應(yīng)的依據(jù)。