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(xiǎn)，因此應(yīng)對(duì)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(duì)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(gè)彈性模型；八個(gè)塑性模型。

本文采用數(shù)值模擬方法，對(duì)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(chǎng)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(hào)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(hào)導(dǎo)流巷道在該研究區(qū)域的樁號(hào)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(shí)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(shí)開挖，5#二層跟3#、4#導(dǎo)流巷道三層同時(shí)開挖，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(duì)3、4#導(dǎo)流巷道以及5#巷道施工動(dòng)態(tài)反演分析，對(duì)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(shí)進(jìn)行支護(hù)打錨桿需要更長(zhǎng)，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(shì)。

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(duì)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?。辉诮?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(chǎng)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)。