b深部复杂条件高应力水仓支护技术研究与实践

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1、深部高应力复杂条件下水仓联合支护技术黄磊【平顶山市瑞平煤电有限公司，河南平顶山467500】摘要平煤集团瑞平公司张村矿井底水仓埋深605m，在高应力作用和构造带的影响下，原混凝土砌碹支护不能满足要求，巷道建成后，维修十分困难。经过对围岩性质的研究，决定采用锚、网、喷+U25型钢可缩支架+混凝土碹联合作为永久支护的施工方案，实践表明，该方案达到了较好效果，为类似巷道的施工提供了成功经验。关键词水仓高应力锚、网、喷可缩支架砌碹联合支护----------------------------------------------------------------------引言瑞平公司张村矿位于朝

2、川矿区中南部，井田走向长度约4.5km，倾斜宽约2.7km，主要开采二1煤层、四3煤层、五2煤层、五3煤层，矿井正常涌水量1021m3/h，最大涌水量1488m3/h。张村矿原矿井全部采用混凝土砌碹作为永久巷道支护方式。自2003年恢复建设后，经过论证，基本上取消了砌碹支护。早期采用直径43mm、长1800mm的管缝式锚杆，在控制破碎带时，用直径43mm、长2200～2500mm的管缝式锚杆。自2004年开始，采用直径20mm、长2000～2200mm的等强螺纹钢锚杆和玻璃钢锚杆。采用树脂锚固剂锚固。从开拓巷道到回采巷道、从岩巷到煤巷，凡是条件具备的巷道均采用锚、网、喷或锚、网、梁（带）支护

3、。目前正在推广锚、网、梁（带）+锚索的联合支护。井底主排泵房及水仓原设计支护方式采用素混凝土砌碹支护,浇筑壁厚250mm。在施工中，由于高地应力及构造带的影响，出现巷道底臌、片帮、冒顶等问题，经过研究，将支护形式改为锚、网、喷作为前期支护，采用U25型钢可缩支架与混凝土砌碹联合支护作为永久支护。该支护方法经过实践取得了成功，节约了投资并缩短了矿井建设周期。1问题及分析张村矿内外主排泵房及水仓设计在四3煤层底板中，距四3煤层约30～60m，为-250m水平（埋深605m）。水仓长度1006m，容水量9296m3，水仓设计断面净高3000mm（其中拱高1700mm，墙高1300mm）；巷道净宽3

4、400mm；掘进断面面积11.09m2,净断面面积9m2。水仓围岩为灰色灰岩（厚层状、隐品质结构、裂隙发育）与灰黑色泥岩（泥质结构、厚层状、细腻致密）。在施工-250水平井底车场单轨巷和泵房时，揭露出一条逆断层，该断层走向不少于1100m，倾角40°落差0～25m，预计水仓要穿过该断层。在水仓施工中，起先按照原设计进行混凝土砌碹施工，接近断层时，由于巷道围岩破碎，局部围岩为大紫泥岩，加上断层裂隙的影响，巷道压力显著增大，先期施工的30m巷道受其4/4影响，短期内发生了底臌、片帮、冒顶等现象。实践证明原方案不能满足工程实际需要。2支护方案优化针对水仓工程实际，提出了五种可能实施的支护方案：（1

5、）方案一，混凝土砌碹支护该巷道围岩岩石坚固性系数f值为3～6，高应力、节理化、强膨胀斜穿断层构造带，需采用强力刚性支护，混凝土砌碹厚度需大于500mm，为增加整体性和均布应力，提高支护能力，需要在混凝土内部增加双层直径16钢筋龙骨。（2）方案二，锚、喷、网支护采用直径20mm、长2000mm的等强锚杆，间排距300×300（mm）；金属网用直径4mm的冷拔钢丝制成，网格为100×100（mm），规格为900×3300（mm）；喷射混凝土厚度大于150mm。由于水仓巷道处在高应力、强膨胀、复合型软岩中，锚、网、喷支护刚开始还能起到效果，但随着围岩应力增加，当围岩应力超过了锚杆抗拉拔力极限值时，

6、造成支护结构失稳，出现底臌、片帮、裂隙、掉顶等问题，从而出现安全隐患，增大维修量，影响施工进度，支护成本也随之增加。（3）方案三，U型钢可缩性支架支护根据工程实际，可采用U25型钢支架，间距200mm。如单独使用，钢材易腐蚀，不能满足水仓使用功能，需与其它支护方式联合使用。（4）方案四，锚、喷、网+混凝土砌碹联合支护采用直径20mm、长2000mm的等强锚杆，间排距700×700（mm）；金属网用直径4mm的冷拔钢丝制成，网格为100×100（mm），规格为900×3300（mm）；喷射混凝土厚度大于80mm。锚、网、喷支护作为前期支护，混凝土砌碹作为永久支护，砌碹厚度为400mm。（5）方

7、案五，锚、网、喷+U型钢可缩性支架+浇筑混凝土联合支护采用直径20mm、长2000mm的等强锚杆，间排距700×700（mm）；金属网用直径4mm的冷拔钢丝制成，网格为100×100（mm），规格为900×3300（mm）；喷射混凝土厚度大于50mm。永久支护采用U25型钢可缩性支架，间距700mm，再浇筑厚150mm的混凝土。上述方案中，前三种都不能满足工程需要，在工程施工完一段时间后，巷道会产生较大变形，