大断面强流变软岩硐室群失稳机理及加固技术研究

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1、2013年第38卷第5期能源技术与管理V01．38No．5EnergyTechnologyandManagement21doi：10．39696．issn．1672—9943．2013．05008曩嚣冀：量矿誊≤业薯曩技≮薯术㈣：激：基曩：曩一貔大断面强流变软岩硐室群失稳机理及力12固技术研究程燕学，郑新旺(1．河南理工大学能源学院，河南焦作454003；2．河南煤业化工集团鹤煤公司生产部，河南鹤壁458000；3．河南煤业化工集团鹤煤公司九矿，河南鹤壁458000)[摘要]针对河南煤业化工集团鹤煤九矿新副井底硐室

2、群变形破坏严重、给该矿安全生产带来重大隐患的情况，研究分析了九矿目前硐室群支护现状及存在的问题，并提出了巷道硐室群加固新思路。通过数值模拟对新旧支护方案进行模拟对比分析，得出了注浆+组合双作用锚索支护方案能有效地控制硐室群巷道围岩变形的结论。通过现场试验，进一步验证了该支护方案能够满足支护要求，为相似条件巷道围岩控制提供参考。[关键词]强流变软岩；硐室群；大断面巷道；加固技术[中图分类号]TD354[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2013)05021-03巷道围岩承载能力和充分发挥围岩自承能力，是0

3、引言利用和开发围岩内部潜能的一条有效、根本的围鹤煤公司九矿主要开采二叠系山西组二煤岩维护途径。层，煤层倾角l0。～25。，煤层厚度变化较大，一般2鹤煤九矿硐室群支护现状及加固方案在3．5～9．0m，煤层平均厚度为7．5ITI；部分煤层较设计不稳定，地质构造相对复杂，断层发育且伴生小断层出现。该矿新副井井底巷硐在完工初期，硐室变以副井空车绕道及泵房为例进行研究分析。形不剧烈，自2011年2月份以来，硐室群变形增副井空车绕道、泵房初次支护采用锚喷支护，二次大，变电所底鼓严重，泵房两帮外鼓及拱肩处出现支护采用混凝土砌选碹

4、，支护参数如下：锚杆直径大块混凝土喷层脱落；空车绕道两帮内挤严重，喷18mm，长度2000mm，问排距800mm，全长层出现裂缝，小裂纹密布，底鼓现象较严重。该矿树脂药卷锚固；二次支护喷射C20混凝土，厚度新副井底巷硐围岩变形和破坏，严重影响变电所、400mm。随着泵房的开掘，副井空车绕道变形加水泵房和空车绕道及相关硐室的正常使用，已经剧，采用锚网喷、锚索梁、架棚等支护对相关硐室成为制约矿井安全生产的瓶颈问题。必须研究九和巷道进行加强支护，其效果均不理想。矿井底硐室群加固技术，对保证九矿甚至鹤煤公通过对硐室群破坏的

5、主要原因分析：认为由司安全生产具有重要的意义。于泵房掘进导致泵房和副井空车绕道岩柱上形成应力集中现象，当岩柱上集中应力超过其自承能1硐室群加固思路力时，就会发生破坏，导致空车绕道严重变形，普大断面巷硐群随着服务时间的延长或在支承通的支护方式难以满足该硐室群支护要求。压力作用下，巷硐围岩体会发生明显损伤，导致支经矿井技术人员研究决定：泵房及空车绕道护结构体与围岩之间的平衡被打破，从而造成巷扩帮完挂网补打锚杆进行支护，锚杆采用22x道围岩形成较大的松动圈，破碎区围岩的性质与2400mm无纵筋左旋螺纹钢高强锚杆，间排距破

6、碎之前相比，强度大幅度降低[i-3]。为了改善巷800mm~700mm；泵房与空车绕道之间的岩柱采道维护状况，可采取两种有效措施：一是改善围岩用注浆+组合双作用锚索进行加固。组合双作用锚结构和性能，二是采取合理的支护措施。对于围岩索为4根直径为15．24mm的钢绞线，使用固定环变形量大，仅采取支护措施成本高，支护阻力小，每0．8m均匀地绑扎在四周，锚索的前端必须用直往往难以见效。改善围岩结构体特征及性能，提高径20mm的塑料管套上5m，作为锚索的预应力2013年10月22程燕学，等大断面强流变软岩硐室群失稳机理及加

7、固技术研究Feb．，2013段。注浆+组合双作用锚索支护图如图1所示。3．3模拟结果分析3．3．1应力分析通过对两种方案应力模拟结果可知，随着注浆+组合双作用锚索施工，最大应力峰值向巷道表面移动，最大主应力有所增加，围岩的承载能力得到改善。泵房左帮和右帮相差不大。由于支撑压力，泵房右帮、车场左帮的峰值范围比较远，峰值压力也有所增大。(a)泵房支护图(b)副井空车绕道图1注浆+组合双作用锚索支护图采用方案2，对两帮和顶板来说，其应力峰值向巷道壁移动，反映出巷道受力情况得到改善。由3支护参数数值计算及结果分析于采用注浆

8、+组合双作用锚索支护，巷硐顶帮的应根据现场调研情况，结合巷道围岩坚固性系力向底板传播的程度减小，同样使底板的受力情数、崩解特征、松动圈测试结果]，文章以副井空况得到改善。车绕道及泵房为例，利用数值模拟软件FLAC对3_3．2位移分析初始支护形式与组合锚索加固支护形式下巷道围通过对两种方案应力模拟结果可知，采用方岩力学特征(包括巷道围岩的塑性区范围，位移特案2