本文深入探討礦用避炮棚在復雜地質條件下的應用挑戰,涵蓋軟弱破碎圍巖、高應力區域、巖溶發育區等特殊地質環境帶來的問題,通過分析提出相應的優化設計、施工及維護對策,旨在提升避炮棚在復雜地質條件下的安全性與可靠性,為礦山爆破作業人員的生命安全提供更有力保障。
一、引言
礦山爆破作業是采礦工程中的關鍵環節,而礦用避炮棚作為保障爆破作業人員安全的重要設施,在礦山安全生產中發揮著不可替代的作用。然而,礦山地質條件復雜多樣,軟弱破碎圍巖、高應力、巖溶、斷層等特殊地質情況,給避炮棚的設計、施工和使用帶來了巨大挑戰。如何應對這些挑戰,確保避炮棚在復雜地質條件下穩定可靠,成為礦山安全領域亟待解決的重要問題。
二、復雜地質條件下礦用避炮棚面臨的挑戰
(一)軟弱破碎圍巖帶來的挑戰
在軟弱破碎圍巖區域,巖石強度低、完整性差,節理裂隙發育。避炮棚基礎施工時,難以形成穩定的持力層,易出現基礎沉降、不均勻下沉等問題,導致避炮棚結構變形甚至倒塌。此外,爆破震動會進一步加劇圍巖的破碎程度,使避炮棚周圍的圍巖失去對結構的有效支撐,威脅避炮棚的穩定性 。
(二)高應力區域的挑戰
高應力區域的礦山,地應力集中,在避炮棚建設過程中,開挖作業會打破原巖應力平衡,引發應力釋放和重分布。這可能導致避炮棚結構承受過大的壓力,出現裂縫、變形,甚至被擠壓破壞。而且,高應力環境下的巖爆現象,會對避炮棚造成突發性的沖擊破壞,嚴重威脅人員安全。
(三)巖溶發育區的挑戰
巖溶發育區存在大量溶洞、溶溝、溶槽等巖溶形態。避炮棚基礎施工時,可能遇到溶洞等空洞,導致基礎懸空,穩定性無法保證。同時,爆破震動可能引發巖溶區的塌陷,使避炮棚陷入溶洞或因地面塌陷而損壞。此外,巖溶區地下水豐富且流動復雜,地下水的侵蝕和沖刷會削弱避炮棚基礎的承載能力。
(四)斷層區域的挑戰
斷層區域巖石破碎,斷層帶內物質松散,力學性質差。避炮棚建設在斷層附近時,爆破震動可能引發斷層活動,使避炮棚受到剪切、拉伸等復雜應力作用,導致結構損壞。而且,斷層區域的地下水活動通常較為強烈,會對避炮棚基礎產生不良影響。
三、應對復雜地質條件挑戰的對策
(一)優化避炮棚設計
基礎設計優化
在軟弱破碎圍巖區域,可采用樁基礎或擴大基礎。樁基礎能夠穿過軟弱地層,將荷載傳遞到下部堅實的持力層;擴大基礎則通過增加基礎底面積,降低地基應力,提高基礎穩定性。在巖溶發育區,遇到溶洞時,可采用回填、跨越等方式處理。對于較小的溶洞,可用砂石、混凝土等材料回填;對于較大的溶洞,可采用梁、板等結構跨越溶洞,確保避炮棚基礎穩固。在斷層區域,基礎設計應避開斷層帶,若無法避開,可采用加強基礎結構,如設置鋼筋混凝土地梁等,增強基礎抵抗斷層活動影響的能力。
結構設計優化
針對高應力區域,避炮棚結構應采用高強度、高韌性的材料,如高強度鋼材、高性能混凝土等。同時,優化結構形式,采用拱形、圓形等受力性能較好的結構,分散應力,提高結構的抗壓和抗變形能力。增加結構的支撐和連接構件,增強結構的整體穩定性,以抵御巖爆等突發沖擊。
(二)改進施工技術
施工工藝改進
在軟弱破碎圍巖中施工時,采用超前支護技術,如超前錨桿、超前小導管注漿等,對圍巖進行預加固,提高圍巖的自穩能力,再進行避炮棚基礎和主體結構施工。施工過程中,盡量減少對圍巖的擾動,采用非爆破開挖或控制爆破技術。在巖溶發育區施工,加強地質勘察,提前探明巖溶分布情況。施工時,遵循先治水、后加固的原則,對地下水進行疏導或封堵,再處理巖溶空洞。在斷層區域施工,做好斷層帶的探測和監測,施工過程中采取分段跳槽開挖等方式,減少對斷層帶的影響。
施工監測與控制
建立施工全過程監測體系,對避炮棚基礎沉降、結構變形、圍巖應力等進行實時監測。通過監測數據及時調整施工方案和參數,如發現基礎沉降過大,可及時采取注漿加固等措施;若結構變形超過允許范圍,可暫停施工,對結構進行補強處理。
(三)加強維護管理
定期檢查與維護
制定嚴格的避炮棚定期檢查制度,檢查內容包括結構外觀、基礎穩定性、連接部位牢固性等。發現裂縫、變形、松動等問題及時處理,如對裂縫進行修補,對松動的連接部位進行加固。在爆破作業后,及時對避炮棚進行專項檢查,評估爆破震動對避炮棚的影響,確保避炮棚在下次爆破作業前處于安全狀態。
適應性改造
隨著礦山開采的推進,地質條件可能發生變化。當避炮棚所處地質條件惡化時,及時對避炮棚進行適應性改造,如增加支撐結構、加固基礎等,提高避炮棚適應新地質條件的能力。
四、結論
礦用避炮棚在復雜地質條件下的應用面臨諸多挑戰,通過優化設計、改進施工技術和加強維護管理等一系列對策,可以有效提高避炮棚在復雜地質條件下的安全性和可靠性。在實際應用中,應充分考慮礦山的具體地質條件,因地制宜地采取相應措施,確保避炮棚發揮其應有的安全防護作用,為礦山爆破作業人員的生命安全和礦山安全生產提供堅實保障。未來,隨著技術的不斷發展,還需進一步探索更先進、更有效的方法,以應對復雜地質條件給礦用避炮棚帶來的挑戰。
以上內容涵蓋了復雜地質下避炮棚的常見挑戰與應對方案。你若覺得某些部分需要細化,或是有其他修改方向,歡迎隨時告訴我。