主井箕斗裝載硐室支護(hù)方案優(yōu)化與監(jiān)測(cè)

楊國林 趙明強(qiáng)

1 工程概況

某礦主井箕斗裝載硐室處于垂深-861.55 m～-878.8 m處,所處巖性主要為砂質(zhì)泥巖和泥巖,其凈高為17.25 m,凈寬8.0 m,凈深5.635 m,為一特大型箕斗裝載硐室。斷面形狀為高直墻切圓拱結(jié)構(gòu),二側(cè)墻和迎面墻采用700 mm厚雙排鋼筋混凝土支護(hù)形式。

原設(shè)計(jì)上、下室之間分隔平臺(tái)(在墻高12.2 m處設(shè)置一樓板)為600 mm厚雙排鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),并與該處鋼筋混凝土側(cè)墻整體澆灌。這一樓板結(jié)構(gòu)不但可安裝裝煤設(shè)施,而且對(duì)二側(cè)高直墻起到很好的支撐作用,大大減小了結(jié)構(gòu)的內(nèi)力?？紤]到箕斗裝載硐室與井筒將同時(shí)施工,并要進(jìn)行臨時(shí)改絞,施工上述樓板難度較大。為了給快速施工創(chuàng)造條件,決定采用鋼梁來代替樓板,但對(duì)二側(cè)墻支撐作用的削弱將通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來彌補(bǔ)。

2 支護(hù)形式

結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)行補(bǔ)強(qiáng)原則,取消樓板的支撐作用將通過錨索支護(hù)來補(bǔ)強(qiáng),即通過在二側(cè)墻相應(yīng)位置設(shè)置小錨索來代替樓板對(duì)二側(cè)墻的支撐作用。

錨索規(guī)格設(shè)計(jì)為長6.0 m,錨深5.9 m,設(shè)計(jì)錨固力不小于200 kN。在二側(cè)墻上的原樓板相應(yīng)位置上、下設(shè)置兩排錨索,每排3根,共6根,每排 3根采用一根16號(hào)槽鋼作為整體托梁。

3 大型箕斗裝載硐室支護(hù)結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測(cè)

考慮到該礦主井箕斗裝載硐室特大,地質(zhì)條件較差,為實(shí)時(shí)了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),防止支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大范圍破壞,先在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部埋設(shè)傳感器,監(jiān)測(cè)其內(nèi)力變化情況,當(dāng)出現(xiàn)不安全因素時(shí),及時(shí)采取加固措施。

3.1 測(cè)試元件布置

為了確保觀測(cè)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和可靠性,本次觀測(cè)工作采取精度高、抗干擾性強(qiáng)、穩(wěn)定性好的振弦式傳感元件作為一次儀表,振弦式頻率儀作為二次儀表。傳感元件隨工程施工埋入井壁結(jié)構(gòu)中。

監(jiān)測(cè)工作布置兩個(gè)測(cè)試斷面,分別位于二側(cè)墻的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,每個(gè)測(cè)試斷面布置2個(gè)壓力傳感器和4個(gè)鋼筋應(yīng)力傳感器。共埋設(shè)壓力傳感器4個(gè),鋼筋應(yīng)力傳感器8個(gè)。其中,壓力傳感器布置在混凝土結(jié)構(gòu)與巖石交界面上;鋼筋應(yīng)力傳感器布置在混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)排環(huán)筋和豎筋上,測(cè)試元件布置見圖1。

所有測(cè)試元件的導(dǎo)線通過一根多芯鎧裝電纜連到井底進(jìn)行定期觀測(cè)。

3.2 測(cè)試結(jié)果分析

通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)分析處理,可得箕斗裝置硐室支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外力如圖2～圖4所示。

由圖2～圖4可知,目前箕斗裝置硐室支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的巖層最大壓力為0.98 MPa,小于設(shè)計(jì)值。而由環(huán)向和豎向鋼筋應(yīng)力測(cè)試結(jié)果可知,最大不超過60 MPa,小于鋼筋設(shè)計(jì)值300 MPa,說明支護(hù)結(jié)構(gòu)是安全的,優(yōu)化方案是可行的。

4 結(jié)語

主井筒箕斗裝載硐室為了給快速施工創(chuàng)造條件,決定采用鋼梁來代替樓板,但對(duì)二側(cè)墻支撐作用的削弱將通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化來彌補(bǔ)?？s短了建井工期,是主要硐室支護(hù)改革的一種創(chuàng)新,充分體現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、快速、低耗建設(shè)礦井的優(yōu)越性。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)于其他建設(shè)或改擴(kuò)建礦井具有參考價(jià)值,值得推廣。

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