礦山采空區(qū)施工中地基處理與邊坡支護(hù)技術(shù)研究

梁 一

（貴州地礦基礎(chǔ)工程有限公司，貴州 貴陽 550000）

在礦山采空區(qū)的施工過程中涉及到的施工環(huán)節(jié)非常復(fù)雜，同時整個工程的施工周期相對較長。在具體的施工過程中，地基處理技術(shù)至關(guān)重要，它是確保井下圍巖穩(wěn)定性的基本保障，相關(guān)施工單位在具體的施工過程中，需要針對施工區(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)條件狀況進(jìn)行詳細(xì)的勘查，并且依照不同的地基條件，制定出針對性的地基施工處理技術(shù)，有效提高地基結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。除此之外，在采空區(qū)施工過程中，邊坡支護(hù)施工技術(shù)也至關(guān)重要，由于受到地質(zhì)條件因素的影響，礦體的邊坡結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行一系列支護(hù)處理，以此來保證井下巷道整體的穩(wěn)定性。

1 采空區(qū)地基處理技術(shù)

1.1 換墊層技術(shù)

在我國部分地區(qū)經(jīng)常會出現(xiàn)軟土地基條件，通常情況下，相關(guān)施工單位會盡可能避免在地基條件差的環(huán)境下進(jìn)行施工，但是對于一些特殊的礦山開采區(qū)域，必須要在地基條件差區(qū)域進(jìn)行施工，此時就需要對地基進(jìn)行有針對性處理，有效提高技術(shù)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性[1]。在地基施工過程中，最常用的方法為換填墊層法，該施工方法整體的施工流程相對比較簡單，主要是使用一些強(qiáng)度更高、承載力更強(qiáng)的土壤來替換，地基的土壤通過這種換填施工方法，可以有效提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力。通過使用強(qiáng)度更高的回填材料，通過回填壓實(shí)處理之后，整體的地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到了明顯的增強(qiáng)，形成一層受力能力更好的持力層，這種換填墊層施工方式，在礦山工程施工當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛，前期的施工造價相對較低，并且施工效率較快。

1.2 地基夯實(shí)施工技術(shù)

地基夯實(shí)施工技術(shù)，主要是通過強(qiáng)大外力的作用下，對采空區(qū)地基條件進(jìn)行反復(fù)沖擊，讓地層當(dāng)中的大量水分和空氣排出土壤之外，以此來有效提高地質(zhì)結(jié)構(gòu)的密實(shí)程度，進(jìn)而增大了土壤的承載能力[2]。地基夯實(shí)處理技術(shù)，在應(yīng)用過程中通常是使用質(zhì)量較大的重錘上升到一定的高度然后自由下落，對地表的土壤進(jìn)行充分壓實(shí)。運(yùn)用大型的體重機(jī)械設(shè)備將重錘反復(fù)提升和自由降落，讓重錘對地基表面進(jìn)行反復(fù)的擠壓，以此來保證井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成非常堅(jiān)硬的基礎(chǔ)層，大大提高了地基結(jié)構(gòu)的承載能力。除此之外，還有一種地基夯實(shí)技術(shù)和普通的夯實(shí)技術(shù)相類似，但是在重錘的提升高度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的夯實(shí)方法，這種夯實(shí)處理方法所形成的沖擊力更強(qiáng)，會讓地質(zhì)結(jié)構(gòu)變得更加緊密[1]。

圖1 地基進(jìn)行夯實(shí)處理

1.3 振沖水沖技術(shù)

振沖水沖技術(shù)在深層密實(shí)地基施工過程中應(yīng)用效果非常明顯，在具體的操作工作中，通過潛水電機(jī)帶動對應(yīng)的振沖器來進(jìn)行高頻率振動，并且通過噴嘴直接噴射出高壓的水流。在操作過程中可以形成相應(yīng)的孔洞，然后在孔洞當(dāng)中分批加入一定量的回填材料，比如，質(zhì)地比較堅(jiān)硬的礦石等，形成一種穩(wěn)定性較強(qiáng)的樁體結(jié)構(gòu)，有效實(shí)現(xiàn)壓縮目標(biāo)效果[3]。通過這種加固處理方法，整體的操作方式比較簡單，前期的經(jīng)濟(jì)成本投入量較低，同時加固處理效果非常明顯，在抗剪切能力較小的地基條件差區(qū)域施工中效果非常明顯。

1.4 旋噴注漿施工技術(shù)

旋噴注漿樁地基加固處理技術(shù)，在具體的施工過程中，主要使用的是深層攪拌機(jī)設(shè)備，通過該設(shè)備的使用，將固化劑和軟土地基內(nèi)部的土壤同步進(jìn)行攪拌，形成加固樁結(jié)構(gòu)，同時在整個工程施工當(dāng)中，需要使用固化劑來作為干粉和地基條件的土壤進(jìn)行充分的攪拌和吸收[4，5]。通過這種處理方式對于含水量較大的地基條件，表現(xiàn)出的效果非常明顯，并且該方式在具體的施工過程中，對地基條件當(dāng)中的原狀土加以了充分運(yùn)用，并且整個施工過程噪音較小，對周圍的環(huán)境沒有明顯的污染，整體的施工效益非常明顯。

圖2 孔洞中回填材料

1.5 堆載預(yù)壓施工技術(shù)

在礦山采空區(qū)地基施工處理工作中，堆載預(yù)壓施工方法應(yīng)用非常廣泛，并且表現(xiàn)出的施工效益和施工效果都非常明顯。在具體的施工過程中操作流程如下所示：首先，在施工完全成型之后，在正式開始施工之前，使用堆載預(yù)壓處理方法，將大量的砂石料土料和其他的材料在地基結(jié)構(gòu)當(dāng)中進(jìn)行加載，給予地基結(jié)構(gòu)一種穩(wěn)定的預(yù)壓工作條件，保證地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在正式開始施工之前得到預(yù)先充分壓縮，以此來完成大部分的地基沉降工作。在采空區(qū)地基的荷載能力得到充分提高之后，再去除地基表面的其他荷載，然后直接進(jìn)行后續(xù)的井下工程施工。通過這種處理方式，有效控制了地基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沉降問題，除了運(yùn)輸荷載物品所產(chǎn)生的費(fèi)用之外，其他的費(fèi)用支出相對較小、施工周期較快，使用前景非常明朗[6]。

2 邊坡支護(hù)技術(shù)

2.1 坡率法支護(hù)

在邊坡支護(hù)工作過程中，坡率法是一種操作比較簡單，同時可以實(shí)現(xiàn)因地制宜的邊坡支護(hù)方式。在具體的施工過程中，不需要使用其他的支護(hù)方式來進(jìn)行輔助，只需要通過控制邊坡的高度以及邊坡的角度，可以實(shí)現(xiàn)整個邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提升。但是礦山邊坡支護(hù)施工技術(shù)在使用過程中，對邊坡結(jié)構(gòu)的要求相對較高，在一些土質(zhì)條件良好、地下水位較低，同時具有足夠放坡空間的邊坡加固工程當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛[7]。通過該邊坡支護(hù)方式的使用，對礦區(qū)周圍的環(huán)境不會造成巨大的影響，但是在一些井下水發(fā)育程度較強(qiáng)，在地質(zhì)條件穩(wěn)定性較差的環(huán)境下，該施工方法不能進(jìn)行使用，因此坡率法支護(hù)施工技術(shù)主要是依照土壤自身的強(qiáng)度，通過調(diào)整邊坡坡率大小來有效提高邊坡結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

2.2 土釘支護(hù)技術(shù)

土釘支護(hù)方法在具體的工作過程中，主要工作原理是使用土釘沿著孔道和周圍的土壤之間進(jìn)行充分接觸，形成一個網(wǎng)狀的復(fù)合體支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時在土壤結(jié)構(gòu)當(dāng)中需要設(shè)置長度較短并且密集程度較大的土釘結(jié)構(gòu)，然后有效配合土壤當(dāng)中的金屬網(wǎng)，噴射混凝土面層和基礎(chǔ)土壤結(jié)構(gòu)之間的承載力，形成一種支撐能力較強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)。通過這種支護(hù)方法的有效應(yīng)用，大大提高了土層結(jié)構(gòu)自身的承載能力，可以彌補(bǔ)邊坡結(jié)構(gòu)存在的抗剪切強(qiáng)度不足以及脆性程度不足等方面的問題，同時有效轉(zhuǎn)變了基坑或者是斜坡產(chǎn)生的形變破壞問題[8]。這種加固處理方式，在深度作業(yè)面當(dāng)中應(yīng)用效果非常明顯，可以在深度作業(yè)面設(shè)置一排土釘結(jié)構(gòu)，然后使用混凝土噴射向更深層次的空間繼續(xù)進(jìn)行開發(fā)，并且不斷進(jìn)行重復(fù)，直到達(dá)到基坑所需要的施工深度為止[9]。

圖3 加設(shè)金屬網(wǎng)增加地質(zhì)結(jié)構(gòu)承載力

2.3 邊坡錨固技術(shù)

邊坡錨固支護(hù)技術(shù)，通常情況下運(yùn)用在坡面的巖石破碎層、巖層斷裂層以及巖層結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地層，結(jié)構(gòu)護(hù)坡當(dāng)中通過使用土釘墻或者是錨桿加固結(jié)構(gòu)來提高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在具體的施工過程中，主要的工作原理和邊坡錨桿的支護(hù)方式基本類似，主要是依靠植入土釘或者是使用錨桿和錨索的加固能力，有效提高邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的摩擦力，以此來實(shí)現(xiàn)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相互牽制能力，防止邊坡結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滑動，形成良好的支撐和穩(wěn)定性施工效果[10]。

3 結(jié)語

在邊坡支護(hù)施工過程中涉及到的支護(hù)方法多種多樣，需要依照邊坡的地質(zhì)構(gòu)成條件以及邊坡的穩(wěn)定性程度來進(jìn)行針對性判斷，通過地基處理技術(shù)和邊坡支護(hù)技術(shù)的有效應(yīng)用，大大提高了礦山采空區(qū)施工的安全性。