胡凱凱
摘要:本文針對(duì)深部大斷面破碎圍巖硐室出現(xiàn)的變形較大和支護(hù)不便等問(wèn)題進(jìn)行全面的分析,分析硐室圍巖變形的特征和原理,確定圍巖支護(hù)的原則,結(jié)合實(shí)際的案例來(lái)提出合理的支護(hù)方案,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)來(lái)提出相應(yīng)的措施,更好地滿(mǎn)足硐室正常的使用需要。
關(guān)鍵詞:礦建工程;破碎圍巖;硐室圍巖;控制技術(shù)
最近幾年來(lái),我國(guó)煤炭資源開(kāi)采的強(qiáng)度正變得越來(lái)越大。但是一些埋葬的較深和存儲(chǔ)條件較好的資源已經(jīng)接近枯竭。隨著煤礦開(kāi)采不斷加深,深度硐窒圍巖應(yīng)力也會(huì)變得較大,且內(nèi)部變形嚴(yán)重。本文通過(guò)引入某礦盤(pán)區(qū)的實(shí)際施工背景來(lái)對(duì)深部破碎圍巖硐窒的破壞特征和原理進(jìn)行全面地分析,有效地提出聯(lián)合支護(hù)的方案,保證整個(gè)礦區(qū)施工過(guò)程更好地進(jìn)行。
1硐室圍巖的概念
在地下硐窒的周?chē)?,由于地下局部開(kāi)挖而會(huì)使得圍巖硐室現(xiàn)變形,也會(huì)引發(fā)一定范圍內(nèi)的巖土體出現(xiàn)重新分布的情況。而后,硐室周?chē)姆€(wěn)定性也會(huì)因此受到影響,這個(gè)范圍內(nèi)的直徑一般為硐窒直徑的3-5倍。
2實(shí)際工程案例
某煤礦主采3號(hào)煤層,煤層的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,且厚度非常穩(wěn)定,幾乎屬于全區(qū)都可以被采集的煤層,而該煤礦西部盤(pán)區(qū)水泵房埋深大約為700m,主要將其布置于3號(hào)煤層上部的粉砂巖內(nèi)部,距離煤層的距離大約有20m。但本煤礦硐室圍巖的強(qiáng)度普遍較低,且局部會(huì)有炭質(zhì)泥巖存在,且普遍的粉砂巖中含有裂隙水。正是由于裂隙水的作用,從而使得硐窒圍巖的強(qiáng)度進(jìn)一步得以下降,從而使得整體盤(pán)區(qū)水泵房圍巖出現(xiàn)較大程度的哦變形。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,硐室頂板的變形最大將可以達(dá)到1300mm,拱肩變形最大可以達(dá)到1250mm。從以上的數(shù)據(jù)也可以看出,圍巖破壞的現(xiàn)象將會(huì)變得非常嚴(yán)重。
3硐室圍巖破壞特征
整體盤(pán)區(qū)水泵房為半網(wǎng)拱形,最初將會(huì)采用錨鋼索噴注+36U型的鋼封閉支架進(jìn)行支護(hù)。但是整體硐窒在開(kāi)挖支護(hù)之后,其圍巖的變形將會(huì)變得非常嚴(yán)重,甚至混凝土也會(huì)在施工過(guò)程中出現(xiàn)大面積的開(kāi)裂和脫落,嚴(yán)重者甚至?xí)绊懙巾鲜覂?nèi)部基本設(shè)施的正常運(yùn)行。而通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔和檢查就可知道,硐室兩幫的破壞要比頂板破壞更加嚴(yán)重。
4硐室圍巖破壞的主要原因
①地應(yīng)力因?yàn)檎麄€(gè)水泵房的埋深大約為700m。不僅埋深非常大,而且地應(yīng)力也較高。在這種高應(yīng)力的作用下,巖石的蠕動(dòng)作用會(huì)變得更加明顯。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后,硐室圍巖必然會(huì)發(fā)生非常嚴(yán)重的變形問(wèn)題。而采用一般的支護(hù)方法將會(huì)很難達(dá)到預(yù)期的效果;②圍巖性質(zhì)圍巖自身的性質(zhì)將會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)引起硐窒被破壞,甚至使得整個(gè)硐室出現(xiàn)變形。從實(shí)際情況來(lái)看,盤(pán)區(qū)水泵房一直都被布置在煤層上部的粉砂巖內(nèi)。加上圍巖本身顯得較為破碎,發(fā)育的完整性又較差,從而使得圍巖出現(xiàn)嚴(yán)重的變形;③工作面的影響工作面在同采的過(guò)程中,會(huì)使得水泵房圍巖變得更加破碎,從而使得其變形進(jìn)一步增大;④施工質(zhì)量通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察可以發(fā)現(xiàn),水泵房最初始的支護(hù)形式主要為錨網(wǎng)索噴注和36U型封閉支架結(jié)合起來(lái)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察之后,可以發(fā)現(xiàn)鋼棚后面沒(méi)有更好地被支撐,從而使得支架受力普遍不均。
5圍巖控制的原則
①將圍巖的整體更好地統(tǒng)一:只有更好地將圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)都看作一個(gè)整體,才能夠使得整體硐窒圍巖變得更加穩(wěn)定。在此過(guò)程中既要使得整體支護(hù)的結(jié)構(gòu)存在一定的剛度,也要讓圍巖的整體變得協(xié)調(diào)統(tǒng)一;②全面注漿加固:由于整個(gè)硐室圍巖的完整性都較差,強(qiáng)度也較低,從而使得圍巖支護(hù)在使用的過(guò)程中難以達(dá)到預(yù)期的效果[J]。因此,必要時(shí)可采用注漿的方法來(lái)有效地加固圍巖,加強(qiáng)圍巖的內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角和抗拉強(qiáng)度,并在此過(guò)程中增加錨桿和錨索的錨固力,從而使得其不會(huì)在使用的過(guò)程中失效;③充分檢驗(yàn)硐室支護(hù)的效果:在加固圍巖工作完成之后,一方面需要對(duì)硐窒礦壓現(xiàn)象進(jìn)行全面的觀測(cè),再對(duì)圍巖支護(hù)情況進(jìn)行全面地分析,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題則要隨時(shí)進(jìn)行反饋,只有這樣才能夠更好地完善支護(hù)的方案。
6支護(hù)方案
支護(hù)的過(guò)程主要采用直徑為20mm的錨桿和長(zhǎng)度為2400mm的左旋螺紋鋼錨桿,將錨桿的間距控制在700mm×800mm左右,并采用2支22350型樹(shù)脂錨固劑來(lái)進(jìn)行加固。將錨索間距的排距控制在1400×1500mm,并將錨索的直徑控制在17.9mm左右,頂錨索的長(zhǎng)度約為7400mm,并在之后采用4支22360樹(shù)脂錨同劑和8根錨索來(lái)全面進(jìn)行布置。注意在整體過(guò)程中鋪設(shè)直徑約為6.5mm的焊接鋼筋網(wǎng),并在之后架設(shè)直徑14mm的網(wǎng)鋼鋼筋梯。等到所有支護(hù)的工序都完成之后,再進(jìn)行噴漿工作,漿液的厚度約為50mm。
7支護(hù)效果
硐窒頂板的下沉量、底鼓兩和兩幫的移近量將會(huì)隨著時(shí)間的變化而逐漸增大,基本也呈現(xiàn)線性增長(zhǎng)的方式。在40-60d的時(shí)間內(nèi),圍巖變形的速度則會(huì)明顯下降,之后在60d的左右達(dá)到最大值。之后,硐室頂板的下沉量為16mm,底鼓兩為24mm,兩幫的移近量為33mm,這些數(shù)據(jù)的變化均會(huì)被規(guī)定在許可的范圍內(nèi)。從現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的情況來(lái)看,硐室混凝土噴層完好,并不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂或者脫落的現(xiàn)象,進(jìn)一步說(shuō)明支護(hù)的效果將會(huì)在未來(lái)變得更好,從而使得圍巖變得更加穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn):
[1]程燕學(xué).大斷面硐室錨噴注聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2016(5):129-133.