竖井掘进机施工过程中侧壁围岩稳定性及破坏模式分析.docx

竖井掘进机施工过程中侧壁围岩稳定性及破坏模式分析
竖井掘进机是一种常用的地下工程施工设备，广泛应用于煤矿、隧道、地铁等领域。在竖井掘进机的施工过程中，侧壁围岩稳定性是关键问题之一。本文将通过分析竖井掘进机施工过程中侧壁围岩的稳定性及破坏模式，以期提供有关工程施工的参考和指导。
一、竖井掘进机施工过程中侧壁围岩稳定性问题
竖井掘进机施工过程中，侧壁围岩受到来自掘进机的切削、压实和工程液压支架的作用，形成应力分布和应力变化。围岩的稳定性受到多个因素的综合影响，包括围岩的物理和力学性质、岩石结构、地应力状态以及掘进机的工作方式等。常见的围岩稳定性问题包括侧壁扩散、塌方、冻结等。
1.侧壁扩散
侧壁扩散是指侧壁上的应力和变形向围岩深部扩散的现象。掘进机的切削作用会导致侧壁围岩的塑性变形和开裂。如果掘进机的切削过程中产生大量的振动和冲击，容易引起侧壁围岩的扩散现象。侧壁扩散会导致掘进机的运行不稳定，甚至会导致掘进机固定设备的损坏。
2.塌方
塌方是指侧壁围岩由于失去稳定性而坍塌的现象。掘进机在施工过程中会将侧壁围岩不断破碎、切割，从而减小其支撑作用，使得围岩失去稳定性。此外，不合理的支护措施也会导致围岩的塌方。塌方不仅会造成施工进度的延误，还会对施工设备和人员的安全带来威胁。
3.冻结
在某些特殊地质条件下，施工现场需要进行冻结措施以稳定侧壁围岩。冻结技术是通过冻结周围地层中的水分，降低地层温度，使围岩形成一定的强度和稳定性。冻结技术需要采用液氮或冷水进行冷却，冻结物质与掘进机施工过程中的温度变化形成的热应力和压力会对围岩产生影响。
二、竖井掘进机施工过程中侧壁围岩破坏模式
竖井掘进机施工过程中侧壁围岩的破坏模式与围岩的物理和力学性质、地质条件以及施工工艺等有关。常见的围岩破坏模式包括塑性变形、剥落、裂纹扩展等。
1.塑性变形
侧壁围岩在掘进机的切削作用下，由于应力集中和应力超限而发生塑性变形。这种变形通常出现在软弱的围岩中，如黏土、软弱岩石等。塑性变形会导致掘进机的工作不稳定，可能需要采取加固措施以保证施工的顺利进行。
2.剥落
侧壁围岩受到切削、压实和液压支架的作用后，容易发生剥落现象。剥落是指侧壁围岩从侧壁表面脱落或剥离的现象。剥落会导致围岩的稳定性下降，施工设备和人员的安全受到威胁。
3.裂纹扩展
在掘进机切削围岩的过程中，侧壁围岩中可能会形成裂纹。随着掘进机的工作，裂纹会逐渐扩展并获取一定的长度和宽度，当裂纹扩展到一定程度时，围岩的稳定性将受到严重威胁。裂纹的扩展速度和范围与掘进机的工作方式、围岩的物理性质和力学性质等因素密切相关。
三、竖井掘进机侧壁围岩稳定性及破坏模式分析对施工的影响
竖井掘进机施工过程中侧壁围岩的稳定性及破坏模式对施工有着直接的影响。
1.施工进度
侧壁围岩的塌方、裂纹扩展等破坏模式会导致施工进度的延误。如果围岩的稳定性得不到保证，需要采取加固措施或停工整治，这将对施工进度造成不利影响。
2.设备安全
侧壁围岩稳定性的不好会给掘进机等施工设备的安全带来危害。塌方、剥落等破坏模式可能会导致设备的破损，甚至危及施工人员的生命安全。
3.工程质量
侧壁围岩稳定性的不好可能会对工程质量造成负面影响。例如，塌方会使得竖井直径变大，无法达到设计要求；塑性变形会引起竖井倾斜，导致井筒内部设备的错位。
综上所述，竖井掘进机施工过程中侧壁围岩的稳定性及破坏模式是一个重要的问题。合理的施工工艺、科学的围岩加固措施以及严格的施工管理是确保竖井施工安全稳定的关键。在实际工程中，需要根据具体的地质条件和施工要求，综合考虑各种因素，做出合理的决策和措施，以确保竖井的安全施工和优质完成。