暗斜井大跨度巷道圍巖穩(wěn)定性及支護技術(shù)

暗斜井大跨度巷道圍巖穩(wěn)定性及支護技術(shù)

1強膨脹性地層的特征北棗煤礦材料的地下斜井底部和車輛場的混合部分位于煤層底部的碳粘土巖中。所選巖石是北棗煤礦暴露的最深土層。巖石的飽和吸水率高（122.28%），含量高（35.41%），結(jié)合系數(shù)?。?.27），大于表面（351.83%）。當交替使用干燥的天氣后，巖石會展開，施工的穩(wěn)定性很差，屬于強膨脹巖。巷道于1991年5月至1992年1月施工,臨時支護采用16#槽鋼棚噴漿,永久支護為鋼筋砼澆注,為直墻半圓拱帶反底拱斷面,凈寬4.5m,凈高3.95m。1992年4月起因圍巖膨脹而破壞,雖然經(jīng)過幾次返修仍不能有效阻止其變形,到1993年底巷道寬度變?yōu)?.1m。從開始施工到1998年7月,該段巷道共進行大小6次返修,均告失敗。2采用“以剛為主”的方式選擇支護支護,投資符合“以剛為主”的原則,在支護選擇上,應(yīng)遵循“以剛為主”的原則,在支護選擇上,應(yīng)遵循“以剛為主”的原則,在支護選擇上,應(yīng)遵循“以剛為主”的基礎(chǔ)上確定支護放經(jīng)過對巷道破壞原因的分析,認為前幾次返修,巷道圍巖的壓力已經(jīng)得到了大量釋放,在支護選擇上應(yīng)遵循“以剛為主”的原則。1998年7月至10月,對該處46m進行第7次返修,采用一次支護為料石碹,在料石碹的兩肩部及兩底角處各加夾一層柔性木磚,碹體壁后進行灌注水泥漿,二次支護為澆注鋼筋砼的支護形式。2.1胡同選擇巷道采用直墻半圓拱帶反底拱斷面,凈寬為4.5m,凈高為3.95m,設(shè)計斷面時,每側(cè)留有0.1m的收斂變形量。2.2注漿錨桿的安裝花崗巖粗料石碹層厚0.4m,木磚采用優(yōu)質(zhì)松木制作,規(guī)格:0.4×0.24×0.05m。在碹體壁后注水泥漿,注漿錨桿采用Φ0.5″長1.2m的鐵管,水泥漿中加入了1.5～2%的水玻璃及50%的粉煤灰,水泥為425#普通硅酸鹽水泥,水與水泥的配比為0.8∶1.0,用TBW-50/15型泥水泵,壓力在0.8～1.2MPa之間向錨桿內(nèi)注漿。自巷道頂板沿巷道輪廓線向下均勻布置5根注漿錨桿,根據(jù)測定水泥漿的滲透半徑為0.8～1.0m,把錨桿的間、排距均定為1.5m。鋼筋砼厚度為0.35m,砼標號為300#,砼配比:水泥∶砂子∶石子=1∶1.8∶3.7,水泥為425#普通硅酸鹽水泥,砂子為中粗砂,石子粒徑為20～40mm,鋼筋網(wǎng)主筋為Φ16mm螺紋鋼,副筋為Φ14mm圓鋼,扎筋為Φ1mm鐵絲,鋼筋網(wǎng)為雙層,分別位于距澆注砼體表面0.05m和0.35m處。3砌注漿和鋼筋注漿施工工藝為擴刷→砌碹→注漿→澆注鋼筋砼。巷道破巖采用手(風(fēng))鎬等工具進行。把底板以上部分擴刷完,再擴刷底板以下部分,然后由底拱開始向上砌碹,邊砌碹邊將碹體壁后的空間用矸石填滿。擴刷循環(huán)進度為1.5m。注漿工作在滯后于砌碹碹頭20m左右處進行(以避免碹頭處漏漿),注漿錨桿在砌碹時預(yù)埋,外露0.3～0.35m(以便澆注時,固定鋼筋網(wǎng)之用)。注漿工作完成以后,即進行澆注鋼筋砼工作,分段進行,每段長6～7m,先把底拱澆注好,再把底拱以上部分均勻分兩段進行澆注,邊澆注邊編鋼筋網(wǎng),并用震動棒搗固密實。澆注用的大石子在用水沖洗之后使用,對已澆注的砼體要班班灑水養(yǎng)護。4支護體的對比砌碹后及時注漿,既充填了料石碹后的空間和圍巖裂隙,又使松動的圍巖得以膠結(jié),提高了圍巖的整體性和自身承載力,降低了支護體本身的載荷,從而形成了更穩(wěn)定的壓力拱。料石碹使?jié)沧㈨旁谀糖懊馐芰讼锏篱_擴后初期的圍巖壓力而破壞。而鋼筋澆注砼反過來又作用于料石碹,克服了以往采用純料石碹支護的巷道,由于受巷道圍巖擠壓的作用,料石從表面開始一點點破碎、片落,直至圍巖暴露,使料石碹體完全破壞的不足。料石碹和澆注砼二者結(jié)合起來形成強有力的支護體,共同承受著圍巖的壓力。以往的鋼筋砼支護,只布置一層鋼筋(位于距砼表面0.05m處),鋼筋往往由于巷道圍巖的擠壓作用而發(fā)生彎曲凸出,沒有起到應(yīng)起的拉力作用。這次返修,在距砼體表面0.35m處增加一層鋼筋,就克服了這一不足,在內(nèi)層鋼筋受壓時,外層鋼筋同時受到了拉力的作用,增強了砼體的穩(wěn)定性。5返修支護總費用材料暗斜井下部及車場繞道采用本支護形式返修46m,支護效果較好。經(jīng)設(shè)點觀測,從1998年11月至1999年8月共十個月,巷道兩幫平均移近量16mm,平均日變形量為0.06mm;頂?shù)装迤骄平?0mm,平均日變形量為0.03m,遠遠小于以往任何一種支護形式的變形量,且巷道維持完好狀況截止目前比以往任何一種支護形式都要長,大大滿足了安全生產(chǎn)的需要。此次返修支護總費用為1030