软岩地层矿井井底车场结构设计与施工技术

引言

在矿井生产里，井底车场是连接井下开采区和地面运输的关键地方，要运矿石、设备，还要送工人上下。它的结构稳不稳、施工质量好不好，直接影响矿井日常运输顺不顺畅，还会决定矿山整体的生产效率和收益。但如果井底车场建在软岩地层，就会遇到软岩特性带来的麻烦。软岩强度低，碰到水会变软，在地下压力下还容易变形、坏了。这就导致两个问题：一是传统硬结构设计不适应软岩变形，时间长了会开裂，没法保证稳定；二是普通施工技术没法又快又稳地施工，要么慢要么有安全隐患。现在浅矿越来越少，矿山得往地下深处挖，深处软岩多，软岩矿井也变多了。所以，优化软岩车场的结构设计、改进施工技术，成了矿山工程要解决的关键问题，越来越重要。因此，研究适合软岩的车场设计方案，找安全高效的施工方法，能解决软岩矿井建设的难题，还能推动矿山技术进步，保障软岩矿井长期稳定运营。

1 软岩矿井井底车场结构设计原则与要点

1.1 设计原则

（1）抗变形和适应变形结合：软岩在地下压力和水的作用下，会慢慢变形，威胁车场稳定。设计时要同时考虑抗变形和适应变形，用柔性支护加硬结构，硬结构挡短期变形，柔性支护适应长期变形，还留小空间，避免结构开裂。（2）功能优先加空间优化：先满足运输、运设备、送人的需求，再优化巷道形状和硐室布局。少建不规则硐室，按软岩稳定情况调巷道间距，关键连接区要加强结构。（3）防水和防腐一起做：软岩遇水会变软，地下水会腐蚀结构。用防水混凝土建主体，加隔水层；预埋件、钢结构要做防腐，延长使用寿命。

1.2 设计要点

（1）巷道断面：软岩受力会收缩，断面用直墙半圆拱，受力均匀；尺寸要比实际需要大些，留变形空间。（2）硐室结构：泵房、变电所等用“厚墙加内衬”，外墙用高强度混凝土，内衬用软材料缓冲；顶部用锚索加混凝土加固。（3）连接节点：主副井和车场连接的地方压力大，断面要慢慢过渡，加加强筋，喷混凝土加厚，保证稳定。

2 软岩地层矿井井底车场施工技术要点

2.1 分阶段开挖技术

软岩短期不稳，把开挖分成几步，按“先探再挖、分层推进、关键先做”来干，减少对软岩的影响。（1）先导探挖：先挖探巷，摸清软岩强度、含水量、裂缝情况，改设计方案；富水段提前打排水孔，降低水对施工的影响。（2）分层开挖：从上到下、从外到内挖。先挖顶部，马上用锚杆加金属网临时支护；再挖下面，避免一次挖太多让岩层出问题。每层挖多深看软岩稳不稳，保证挖后能短期稳住。（3）硐室优先挖：泵房、变电所等关键硐室先施工，等硐室建好、做好永久支护，再挖连接巷道。硐室先挖小断面导硐并支护，再慢慢扩大，少动周围软岩。

2.2 动态支护技术

按软岩变形情况调整支护，分临时、永久、动态调整三步。（1）临时支护：挖完马上用锚杆加喷混凝土支护。选全长锚固锚杆，粘牢软岩；喷混凝土加快速凝固剂，快形成保护壳，防止软岩风化变形。（2）永久支护：临时支护稳了再做永久的。用钢筋混凝土浇筑，控制振捣，避免出现蜂窝、麻面；压力大的地方加锚索，锚索穿过不稳软岩，固定在下面稳的岩层上，形成“锚杆+锚索+混凝土”的支护。（3）动态调整：施工时用设备监测软岩变形，变形快了就调整支护，比如多加锚杆、加厚喷浆，或往软岩裂缝注水泥浆，让软岩更结实。

2.3 防水施工技术

针对软岩遇水变软，做好防水，分超前防水和结构防水。（1）超前防水：挖前在开挖线外做防水帷幕，用高压把水泥浆注入软岩裂缝，形成隔水层；富水地层提前挖排水巷，把水排走，让施工面干燥。（2）结构防水：浇混凝土时，施工缝、变形缝处装止水带；墙面、顶面做好后刷防水涂料，堵混凝土小孔；结构外侧铺土工布，挡住地下水，形成多层防水。

3 软岩地层矿井井底车场施工质量保障措施

3.1 人员能力保障

软岩施工对人员技术要求高，突发情况难处理，施工人员的能力很关键。要通过培训和持证上岗，提升人员专业水平，让能力符合施工要求。（1）专项培训：围绕软岩施工要点和风险应对培训，讲软岩特性、支护操作、应急处理。用上课、讲案例的方式，让人员懂技术、知标准。还请专家到现场教，帮人员解决难点，提升应对坍塌、涌水的能力，避免操作错出问题。（2）持证上岗：支护工、混凝土工等关键岗位，必须有专业证书才能上岗。定期考技能，考理论和实操，看人员懂不懂规范、会不会控质量。不合格的停岗培训，合格了再上岗，避免操作错影响质量。

3.2 施工过程管控

过程管控是质量保障的核心，要管好材料和工序，确保施工全流程达标。（1）材料管控：材料从进场到用，都要管。进场时查锚杆强度、混凝土配比、防水性能，不合格不用。存材料时，怕潮的放防潮仓库，怕晒的盖好，防止材料性能变差。（2）工序管控：定详细流程，明确每步操作、质量标准和时间（如挖完1 小时内做临时支护）。专人巡检，看操作对不对、参数够不够、衔接及不及时，发现问题马上改，避免小问题变大事。

3.3 动态监测保障

监测能及时发现风险，帮调整施工。软岩会变、应力会动，要监测变形和应力。（1）变形监测：在硐室顶、连接节点等关键处设监测点，用设备定时测变形，画曲线看趋势。变形快了就改支护，比如多打锚杆、注浆加固，防止结构坏。（2）应力监测：在节点、墙角等应力集中处装传感器，测内部应力。应力超了就卸压，比如打孔放压力、调锚杆间距，避免结构开裂。比如材料管控时，对锚杆还会查防锈情况，混凝土每次用前测坍落度；工序巡检中，发现临时支护慢了，马上协调人员加快。监测后，会把数据记下来，对比分析，让后续施工调整更准，进一步保障质量。

4 结语

软岩地层矿井井底车场的结构设计与施工技术，需紧密围绕软岩易变形、遇水软化的核心工程特性，确立“适应变形、动态管控”的核心技术理念。在设计环节，遵循抗变形与适应性相结合的原则，通过优化结构形态与参数，提升结构对软岩变形的适应能力；在施工环节，采用分阶段开挖技术减少软岩扰动，运用动态支护技术控制软岩变形，依托防水施工技术阻断地下水影响；同时，构建“人员-过程-监测”三位一体的施工质量保障体系，为施工质量提供全方位支撑。通过上述技术与管理措施的协同应用，可有效解决软岩地层井底车场建设中的稳定性难题，确保车场结构满足长期运营需求。展望未来，随着智能化技术在矿山工程领域的深度融合，需进一步将智能化监测技术（如物联网实时监测系统、数字孪生建模技术）引入软岩施工质量管控中，实现软岩变形与施工质量的实时预警、智能决策，推动软岩地层矿井井底车场建设向更高效、更安全、更智能的方向发展，为矿山行业的高质量发展与长期稳定运营奠定坚实的工程基础。

参考文献

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