矿山岩土工程勘察深基坑支护设计问题及对策探讨

陈 坚，汪 康

（江西省地质局赣西地质调查大队，江西 南昌 330200）

矿产资源开发程度的加深是时代发展的必然，同时，随着开采技术的逐渐提高，开采过程中的面积和深度都远远超过以往。其中，表现最明显的就是深基坑开采工程[1]。与一般的开采施工方式相比，深基坑对矿山结构的破坏是最严重的，不仅会打破矿山原本的稳定结构，同时，由于深基坑也会对矿山的地表产生巨大改变，因此，原本的承载力会大大降低，对于雨水冲刷、浸透，风化、腐蚀等外界作用的抵抗能力下降。这就对深基坑内的开采工作带来了巨大的安全隐患[2]。为了解决该问题，确保开采环境的安全，关于深基坑支护问题的研究逐渐受到关注。为了提高支护工程的可靠性，需要结合矿山的实际情况以及深基坑的深度、面积等因素对其进行合理设计。但是，由于深基坑开采方式仅在近些年才开始被广泛应用，因此设计阶段仍存在一定不足，与实际的支护需求存在偏差，导致在投入了大量的人力、物力和财力后，难以达到理想的支护效果，甚至不仅无法提高矿山的安全性，还有由于施工加剧矿山危险系数[3]。因此，对深基坑支护设计中存在的问题进行深入研究是十分必要。

为此，本文提出矿山岩土工程勘察深基坑设计问题及对策探讨这一文章。首先明确了矿山深基坑支护工程的重要性，以此为基础，分别从不同角度对现阶段支护设计存在的问题进行分析，并根据分析结果提出了全面的解决对策。通过本文的研究，以期为矿山深基坑支护工程的设计工作提供有价值的参考，提高支护措施的有效性。

1 深基坑支护的重要性

与其他类型的开采施工不同，深基坑的面积、深度、覆盖范围都会随着开采工作的推进而逐渐扩大，因此，其所带来的影响也是持续变化的。为了应对这种变化对施工安全的威胁，深基坑支护工程也是与之同态变化的。支护施工以贯穿整个开采工程的形式，对不同的安全问题作出个性化的应对措施，这不仅要求深基坑支护设计具有更高的针对性，同时也要求支护措施的施工质量能够满足后期的叠加需求。一旦支护工程出现问题，导致深基坑坍塌、塌陷时，会对开采的工期产生明显的影响，同时，作业人员的生命安全也将受到极大威胁。由此可看出，深基坑支护与开采施工的稳定进行是密切相关的。除此之外，由于深基坑开挖方式、矿山地质条件以及矿山所处位置气候环境的差异性，导致基坑支护设计阶段需要考虑的因素也相对较多，这就需要支护工程设计阶段要紧密结合开采的施工进展以及相关不确定因素，对深基坑的实际情况进行积极的研究和调查，确保深基坑支护工程能够顺利实施。其中，气候、地质对深基坑支护工程的长期发展都将产生直接影响，因此深基坑支护技术的设计阶段还需要加强对该类因素的分析。与此同时，深基坑支护设计的施工阶段也要严格按照相关的规范和要求进行，加强对细节的控制，以此保证施工质量。

2 岩土工程深基坑支护设计问题分析

不同岩土支护工程的施工环境存在较大差异，这种差异就要求设计阶段不能以统一的模式实施对所有深基坑的支护，同时由于深基坑支护涉及地质构造、水文情况等多项因素，这就对设计提出了更高的要求，而在实际的设计中，仍存在以下几个问题。

2.1 物理力学参数应用不当

深基坑支护工程作为岩土工程的一类，其应用的有效性对于地质构造的依赖性较强，特别是矿山结构的物理力学参数，对于设计阶段的指导性作用是非常重要的。但是就现阶段的深基坑支护设计而言，在该方面仍存在一定的不足。其主要表现为对深基坑周围岩体的应力参数以及深基坑工程实施后对矿山整体力学参数的变化缺乏分析，导致支护设计中对参数选择不合理、措施应用不到位。对后续的支撑结构的可靠性产生负面作用，施工质量下降。

2.2 基坑岩土取样不完整

为确保深基坑支护的安全性和合理设计，对矿山施工条件进行充分的了解是十分必要的，而实施这项任务的关键在于对矿山地表以及深层土壤层的取样和分析。在现阶段的设计中，深基坑内部是主要的取样位置，缺乏对矿山其他位置的取样，导致数据结果完整性较差。同时，由于在地壳运动的作用下，矿山不同位置的土层差异化程度不同，因此需要以更加科学的取样方式实施对深基坑支护工程实施环境数据的采集，以此确保深基坑支护设计的实际应用效果。

2.3 支护结构空间效应

大多数深基坑出现不稳定的情况都是由于空间位移引起的，这是由于在支护设计阶段缺乏对空间位移的考虑，仅以当前的矿山和深基坑状态作为设计依据。同时，随着开采施工的推进，这种空间效应在原始深基坑中的存在模式是动态变化的，这就导致设计与实际需求之间的适配性逐渐降低，使最终的支护质量无法达到预期效果。因此，在设计阶段需要充分考虑空间位移对支护工程的影响，结合实际情况，在设计阶段预留出满足位移要求的空间。

3 针对深基坑支护设计问题的解决措施研究

上文已经分析了现阶段的深基坑支护设计中存在的问题以及形成原因，针对分析结果，本文提出了以下几点解决措施。其对应关系如图1所示。

图1 深基坑支护设计问题与措施对应关系

3.1 优化设计前的准备工作

矿山岩土工程是一项个性化极强的工程，特别是深基坑支护工程。与一般类型的建筑工程不同，其不能以统一的模式套用在所有施工环境中，而是要结合实际情况，对施工设计作出针对性的调整。而实现这一目标的首要前提就是做好设计前期的准备工作，对施工环境有充分的了解，为此，施工单位的设计人员要深化勘察工作的内容。首先，勘察人员具有实际对环境勘察的资质，能够对实际情况作出准确评价，以此避免由于人为因素导致的勘查结果准确性较低的问题；其次要提高环境勘察的全面性，除了基础的岩土工程条件、地质条件、气候气象环境外，还要对地区的生态基础、人口活动、经济发展状况进行详细了解，以确保支护设计在落实阶段的可行性条件，另外一个重要的内容就是对矿山的矿产资源分布情况以及对应的开采方案作出详细分析，这是为了使支护设计与开采施工之间建立更高的契合度，避免前期的支护工程对后期的开采施工产生阻碍；最后，要准确分析矿山的结构应力，研究其对之后结构变形作用强度。以此为基础，开展深基坑支护设计，提高设计的可靠性。

3.2 加强先进设计方法的应用

深基坑支护设计阶不仅需要全面可靠的施工环境数据作为基础，同时，也离不开优秀的设计方法。随着现代技术的不断发展，计算机技术在诸多领域都实现了对原有瓶颈的突破。同样地，在岩土工程设计中也取得了良好的应用效果，同时随着相关研究工作的不断推进，先进的设计方法不断出现，这对于提高深基坑支护设计可靠性具有十分重要的意义。因此，要在设计阶段加强对先进方法的应用，综合已有的设计经验，将方法与理念进行合理的融合，只有这样才能实现基坑支护设计的提升的高效率，确保岩土工程的顺利开展。除此之外，也可积极开拓行业外技术在设计中的应用，例如，在对矿山应力情况的分析是一项较为困难的工作，由于其外化表现是微乎其微的，因此直接观察难度较大而其他方法的周期较长，不具有时效性，对设计阶段的指导性不大。面对该问题，可以利用合适的观测技术与现代信息技术，通过计算机实现数据变化的高精度监测，为设计工作提供可靠性依据。

3.3 提高施工人员专业能力

要实现从根本上解决深基坑支护实际问题，就必须要从人才能力培养方面作出积极调整。为此，可以通过引进高精尖人才的方式为我国矿山岩土工程设计水平的提升和完善助力；其次，要对设计人员进行定期的培训，需要注意的是，考虑到设计人员一般已经经过了较为长期的系统性学习，因此培训对内容要避免出现过于基础性知识，而是要以先进技术、问题研究和案例分析为主，以此提高设计人员对先进技术的应用，使设计更符合时代发展现状，同时对存在的问题有更加明确的认知，实现对相同或相似问题的有效规避，提高设计的可靠性，另外，对案例进行分析，可以引发设计人员对支护工程更多的思考，从第三者的角度对深基坑支护的优化可能性作出判断；最后，要注重对设计人员职业素质的培养，影响支护设计的因素不仅包括能力水平等客观条件，设计这本身对于设计工作的认知、以及其工作态度都会对水成果产生直接影响。与其他行业不同，支护设计是一项系统化程度较高的工作，各个细节之间关系紧密，每一个错误都可能对支护工程的可靠性带来严重破坏，面对这样的工作性质，如果设计人员无法以认真负责的态度对支护方案进行设计，对支护效果的影响是不可预计的。

4 结语

矿山岩土工程是一项涵盖范围广泛的施工内容，设计阶段的工作是后期施工以及设计应用的重要基础，一旦设计阶段出现问题，将会为工程的可靠性带来极大风险。因此，要确保整个工程的质量，首先要积极探索设计上的提升空间，对深基坑支护技术建立更加全面的认识。本文提出矿山岩体工程勘察深基坑支护设计问题及对策探讨，在明确了深基坑支护工程重要性的基础上，分析了深基坑支护设计存在的问题，并提出了全面、可实施的解决对策。通过本文，以期为深基坑支护设计效果的提升提供参考，为矿山安全提供保障。