资源描述：
《大断面交岔点失稳分析及治理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、焦作工学院学报(自然科学版),第21卷,第1期,2002年1月JournalofJiaozuoInstituteofTechnology(NaturalScience),Vol.21,No.1,Jan.2002大断面交岔点失稳分析及治理赵龙钢,宋文生,曾凡伟(永城煤电集团公司城郊煤矿,河南永城476600)摘要:通过工程地质调查、室内围岩物化分析和力学试验,深入研究了围岩变形力学机制和破坏机理.根据新奥法施工原理,采取了有针对性的综合治理措施,将围岩复杂的变形力学机制转化为单一的变形力学机制,使该工程得到了有效治理.取得的技术经验推广应用于该矿井其它失稳破坏工程,
2、均获得了圆满成功.关键词:交岔点;失稳;治理;成功经验+中图分类号:TD264.1文献标识码:A文章编号:10077332(2002)010025041工程概况焦作矿务局古汉山矿-450m水平井底车场4号交岔点设计为平面混凝土砌碹牛鼻子交岔点,4号交岔点总长度为15.962m.主巷道宽度为4.4m,高度为3.5m;变断面段宽度为4.4~7.194m,高度为3.5~4.476m;现浇混凝土支护,厚度为500mm;混凝土标号C30.4号交岔点及其周围巷道均为底部开放式支护,工程于1995年施工完毕.4号交岔点平面设计图见图1.收稿日期:200
3、10510;修回日期:20011016作者简介:赵龙钢(1966),男,河南焦作人,工程师,现从事矿井建设工程技术与管理工作.26焦作工学院学报(自然科学版)2002年第21卷2工程失稳状况截止1996年4月,根据中心腰线测量,4号交岔点两帮水平位移量达290~640mm,底鼓量为390~770mm(且经多次拉底后),拱部下沉量达30~80mm,大部分巷道顶部产生严重压剪破坏,尖顶高达70~260mm.巷道局部破裂、片帮,露出了壁后围岩,连接交岔点的三条巷道也产生了不同程度的破坏.虽然临时
4、进行了架木棚维护,但工程观测表明,变形速度一直保持在1.5~3mm/d,工程处于极不稳定状态,巷道断面尺寸已不能满足设计要求.4号交岔点及其周围巷道变形破坏形态见图2(a)、(b).3失稳原因分析(1)4号交岔点的工程围岩主要为泥岩、砂质泥岩和细砂岩.而且顶、底板均处在砂质泥岩中.经取岩样鉴定,泥岩的泥质含量达75%~78%,所含粘土矿物主要为伊/蒙混层和伊利石,具有较强的膨胀性.而支护体为底部开放式,当底板泥岩遇水后急剧膨胀,造成巷道严重底鼓,然后牵动两墙向内侧弯曲,进而导致工程整体失稳.(2)工程埋深大(550m),围岩应力高.根据测算,垂直应力可达12~1
5、5MPa,而且在-420~-500m之间的岩层中存在着一个高水平应力区,其最大水平主应力高达21MPa,最小主应力高达14MPa,高应力场使巷道围岩产生应力扩容.(3)围岩节理、裂隙发育,围岩破碎,岩体强度低.软弱夹层和泥化夹层发育,致使工程差异性变形严重,支护体易沿着夹层的走向成线性裂缝破坏.(4)4号交岔点处在井底车场空、重车线交汇处,巷道布置纵横交叉,交岔点本身断面较大且多变,因此是工程应力集中部位,巷道之间的工程偏应力影响显著.(5)支护设计没有根据新奥法施工原理进行两次支护.在如此复杂的软岩地段和高应力区域,直接采用素混凝土支护硬抗,加之素混凝土本身强度
6、增长缓慢,导致支护体很快被破坏,同时围岩又进一步风化、膨胀,松动圈不断扩大,围岩产生更大的能量和松散压力,使支护彻底被摧垮.(6)工程施工质量也存在一定问题,壁后充填不实,整个支护体受力不均匀,形成局部过载,产生局部损坏,继而发展影响到整个支护体.上述多种因素的互相影响,共同作用,使工程很快失稳破坏.4号交岔点与周围巷道位置关系见图3.4号交岔点顶底板岩层柱状见图4.4治理措施的确定通过井巷工程地质调查和室内物化分析及力学试验,根据工程失稳破坏原因分析,按照软岩力学第1期赵龙钢等:大断面交岔点失稳分析及治理27[1]理论分析,经与中国矿大
7、科研组共同研究后认为,井底车场4号交岔点的工程围岩为高应力节理化复合型软岩,其变形力学机制为ABABDBB型.即AB为具有分子和胶体膨胀变形机制;ABD为构造应力、重力和工程偏应力变形机制;BB为巷道斜交于软弱夹层的结构变形机制.由于交岔点的巷道工程已产生了长时间的(一年以上)严重变形破坏,所以围岩变形能已充分释放,围岩高应力已得到转化,但同时原支护体的支护能力已彻底丧失,围岩自承能力也大幅度下降,同时目前的工程断面已不能满足设计要求.因此根据新奥法施工原理并因地制宜,确定在满足设计要求的前提下,优化翻修施工顺序;采用11号矿用工字钢全封闭浇注混凝土联
8、合支护、注
