一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法与流程

本发明涉及矿山开采，尤其是一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法。

背景技术：

1、矽卡岩是中、酸性侵入体与碳酸盐岩接触交代形成的、矿物成分极其复杂的一类变质岩，矽卡岩化晚期大量粘土矿物的形成是造成岩石软化的重要因素。矽卡岩巷道存在地压显现严重、底臌变形以及片帮现象严重，巷道整体变形量大、支护难度高等问题，特别是在巷道淋水大的区域，矽卡岩巷道遇水后持续的膨出变形常挤压锚喷层，导致传统锚喷层支护破裂，巷道往往半年甚至三个月就要返修一次，造成很高的支护成本、严重阻碍生产进度。

2、目前针对巷道变形问题主要采用的措施为锚网喷支护、金属支架支护等传统刚性支护方式，但支护效果并不理想，针对传统支护方式很难达到理想的支护效果，因此对矽卡岩的物理力学性质进行系统全面的测试，有助于加强对于矽卡岩型巷道更加深入的了解与认识，同时，测试抑制膨胀性矽卡岩的方法与技术，为解决矽卡岩巷道支护问题提供了全新的解决思路。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法，以长久高效的抑制矽卡岩膨胀。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案包括下述步骤：s1、分析矽卡岩中的粘土矿物含量，根据粘土矿物含量将矽卡岩分类为强膨胀性矽卡岩、中膨胀性矽卡岩和弱膨胀性矽卡岩；

3、s2、对强膨胀性矽卡岩岩样采用若干种改性剂设计并进行改性试验，然后对改性后岩样进行膨胀率测试；

4、s3、根据膨胀率测试结果，膨胀率最低的矽卡岩样所对应的改性剂及其改性参数确定用于强膨胀性矽卡岩的改性；

5、s4、对巷道进行支护，然后在巷道开挖后，根据s3的确定结果将改性溶液注入周围的塑性区域，形成改性区域。

6、进一步的，所述步骤s1，强膨胀性矽卡岩中的相对粘土矿物含量≥60%，中膨胀性矽卡岩中30%≤相对粘土矿物总含量＜60%，弱膨胀性矽卡岩中的相对粘土矿物总含量＜30%。

7、进一步的，所述步骤s2，改性剂包括有机硅溶液、粘土稳定剂和复合改性剂。

8、进一步的，其特征在于，所述步骤s3，其余改性剂确定用于中膨胀性矽卡岩和弱膨胀性矽卡岩的改性。

9、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过分析矽卡岩巷道吸水膨胀变形劣化机制，不仅考虑了不同矿物类型及含量，还考虑了抑制矽卡岩膨胀的不同改性机理；通过抑制矽卡岩的强膨胀性，使其由膨胀性软岩变为弱膨胀性甚至无膨胀性软岩，从而有效控制了矽卡岩巷道底鼓和片帮现象，降低了巷道治理成本和工人的劳动强度。

10、本发明能够将矽卡岩巷道进行隔水的同时抑制巷道塑性区内围岩膨胀变形，避免因矽卡岩巷道遇水快速软化崩解直至失去强度造成传统刚性支护方法效果降低甚至失去作用的问题；不仅在相同刚性支护的条件下，最大限度的保障主体支护的使用寿命及控制效果，而且在改性完成后，可以实现长久高效的抑制矽卡岩膨胀的作用，延长传统刚性支护的使用周期同时降低了支护成本。另外，本发明还可以在相似类型的软岩中尝试应用，实现对软岩膨胀性改性效果的评价。

技术特征：

1.一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法，其特征在于，其包括下述步骤：s1、分析矽卡岩中的粘土矿物含量，根据粘土矿物含量将矽卡岩分类为强膨胀性矽卡岩、中膨胀性矽卡岩和弱膨胀性矽卡岩；

2.根据权利要求1所述的一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法，其特征在于：所述步骤s1，强膨胀性矽卡岩中的相对粘土矿物含量≥60%，中膨胀性矽卡岩中30%≤相对粘土矿物总含量＜60%，弱膨胀性矽卡岩中的相对粘土矿物总含量＜30%。

3.根据权利要求1所述的一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法，其特征在于，所述步骤s2，改性剂包括有机硅溶液、粘土稳定剂和复合改性剂。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法，其特征在于，所述步骤s3，其余改性剂确定用于中膨胀性矽卡岩和弱膨胀性矽卡岩的改性。

技术总结本发明涉及一种抑制极不稳定膨胀性矽卡岩巷道变形的方法，包括下述步骤：S1、分析矽卡岩中的粘土矿物含量，根据粘土矿物含量将矽卡岩分类为强膨胀性矽卡岩、中膨胀性矽卡岩和弱膨胀性矽卡岩；S2、对强膨胀性矽卡岩岩样采用若干种改性剂设计并进行改性试验，然后对改性后岩样进行膨胀率测试；S3、根据膨胀率测试结果，膨胀率最低的矽卡岩样所对应的改性剂及其改性参数确定用于强膨胀性矽卡岩的改性；S4、对巷道进行支护，然后在巷道开挖后，根据S3的确定结果将改性溶液注入周围的塑性区域，形成改性区域。本发明方法在工程实践中具有重要应用价值，可有效应对不同类型矽卡岩巷道的膨胀问题，提高工程的安全性和持久性。技术研发人员：路燕泽,王社光,杨志强,于庆磊,田欣,王立杰,蒲江涌,李华,耿帅,王庆刚,陈彦亭,连欢超,张阳,刘阳,马宁,王宇恒,于兴社,尹爱民,王福全,周涛受保护的技术使用者：河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15