[发明专利]基于静态破岩的地下开挖空间次生应力隔断方法

说明书

本发明公开了一种基于静态破岩的地下开挖空间次生应力隔断方法。所述方法包括：在地下开挖空间的穿脉巷道、联络巷道等辅助巷道内设置由若干等孔径的钻孔成排排列组成钻孔阵列；所述钻孔包括装填有静态膨胀剂的钻孔和中空的钻孔；所述钻孔阵列位于待开挖空间与待维护巷道之间，其在水平面的投影方向与待维护巷道走向一致，以形成沿待维护巷道方向的次生应力隔离带，进而实现次生应力隔断。本发明使用了静态破岩的手段，避免了爆破卸压过程产生的爆破冲动波与震动对巷道的再损伤，其经济实用，特别适于大范围破碎围岩巷道的稳定性控制。

技术领域

本发明属于地下开挖空间围岩稳定性控制技术领域，特别涉及地下空间开挖过程中的次生应力隔断方法的技术领域。

背景技术

在金属矿山开采、隧道等地下开挖空间运营过程中，保持巷道的稳定对保障正常生产作业具有重要意义。已有的研究表明：巷道的稳定不仅与巷道断面大小与形状、地应力力大小与分布、岩性、不良地质构造等内在因素有关，而且与待开挖空间开挖活动密切相关，其原因在于：由开挖扰动所诱发的次生应力将打破巷道围岩已有的应力平衡，造成巷道局部应力集中，从而导致巷道再变形，进而加剧巷道的破坏。因此，在巷道断面与形状、巷道岩性、不良地质构造等内在因素不变的条件下，最大程度降低开挖所诱发的次生应力对巷道不利影响，是保持维护巷道稳定重要手段。

目前，从应力控制的角度出发，现有技术主要采用钻孔卸压与爆破卸压两种方式来降低开挖诱发的次生应力对巷道稳定性的影响。

钻孔卸压法为自巷道壁向巷道深部围岩施工一定孔深与一定孔径的水平或倾斜钻孔，从而达到巷道围岩应力集中区或高应力区向深部围岩转移的目的，进而降低了次生应力对巷道的不利影响的方法，其具有以下局限：(1)该方法不能完全隔离开挖诱发的次生应力对巷道的影响。其卸压效果在很大程度上取决于卸压钻孔孔深、孔径与排距，且受限于地下开挖空间的工程地质条件、巷道断面形状与尺寸、地应力大小与分布等因素，即使是同一工程在不同区域进行钻孔卸压，卸压钻孔孔深、孔径与排距也不尽相同；(2)该方法对巷道局部卸压具有较好的适用性，但在对某一区域巷道全断面进行卸压的情况下，其需要需沿巷道轴线方向每隔一定的排距再次进行全断面卸压钻孔布置，存在工程量大、不经济的问题。

爆破卸压法实质是向巷道围岩施工一定的数量的爆破钻孔，而后进行孔底集中装药爆破形成破碎的“隔离带”，从而使巷道周边围岩与深部围岩脱离，进而达到隔离开挖所诱发的次生应力对巷道的不利影响的目的，其具有以下局限性：(1)采用传统爆破方式对巷道进行卸压，易对巷道围岩再损伤再破坏。该方法的前提为在保证形成破碎“隔离带”的条件下，尽量避免爆破对巷道浅部围岩的扰动，然而，在实践中面对不同的工程地质条件，特别是针对围岩破碎的巷道，不合理的钻孔布置形式与钻孔孔深、孔径，以及不合理的装药量、起爆方式等爆破参数，均会对巷道浅部围岩产生显著的扰动，进而加剧了巷道的破坏；(2)与钻孔卸压法类似，该方法对巷道局部卸压具有较好的适用性，但在对某一区域巷道进行全面爆破卸压时，则存在工程量大、不经济的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种基于静态破岩的地下开挖空间的次生应力隔断方法，该方法使用了静态破岩的手段，避免了爆破卸压过程产生的爆破冲击波与震动对巷道的再损伤，其经济实用，特别适于大范围破碎围岩巷道的稳定性控制。

本发明的技术方案如下：