千米深井主要硐室支护研究范文

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《能源技术与管理杂志》2015年第二期

1主要硐室支护设计

井下主要硐室一次支护采用锚网索喷，喷射混凝土强度等级C20［1］。锚杆间排距800mm×800mm，锚索间排距为1600mm×1600mm，副井井筒与井底车场连接处断面大、硐室施工复杂。为避免关键硐室变形后的修复问题，一次支护在软岩支护方面还采用了注浆锚杆。注浆锚杆间排距为2000mm×2000mm；二次支护为U型钢棚（一次支护与二次支护预留50mm变形量）；三次支护为双排钢筋钢纤维混凝土CF50。井筒水平以下仰井部分加强段一次支护为锚网支护，锚杆间排距为1000mm×1000mm，二次支护为双排钢筋钢纤维混凝土CF50支护。主要巷道硐室增加底部锚索、锚杆。锚索采用了300mm×300mm的大托盘，增加支护面积。同时还采用了带应力显示让压管的φ22×2800mm、材质为Q600高强预应力锚杆等新型支护材料来加强支护。

2梁宝寺二号井深部井筒与主要硐室支护经验“：三高两让”

通过对矿井深部井筒和主要硐室支护出现的问题及施工中的解决方法研究，总结出了“三高两让”支护经验。①“第一高”：即第一次支护强度高。在一次支护上，梁宝寺二号井普遍采用锚网索喷联合支护，力求通过采用高强度锚杆和锚索形成的次压缩拱和主压缩拱来加强支护；对于局部软岩还采取了锚注方式，即对软岩改造后再进行锚网索喷联合支护。②“第二高”：即二次支护强度高。在主要硐室二次支护上，梁宝寺二号井采用了36U型钢进行加强支护。将U型钢原卡缆伸缩性连接创造性地变为刚性连接，提高了36U型钢的支护质量。原来U型钢设计为卡缆伸缩性连接，在36U型钢整体受井筒施加的力时，混凝土首先变形，接着是U型钢可缩性变形，然后是U型钢刚性变形。这样，36CU型钢的整体性被破坏，抗压能力被无形中降低。36U型钢采用刚性连接后，由于混凝土也为刚性，整体受力时，36CU型钢会整体产生反作用力，这样，其支护强度被最大限度体现出来。③“第三高”：即第三次支护强度高。考虑到梁宝寺二号井地压大，在深部井筒和主要硐室采用了近30a来迅速发展起来的一种新型高强度复合材料，钢纤维混凝土CF50。钢纤维混凝土是在水泥基混凝土中掺入乱向均匀分布的钢纤维形成的复合材料，与普通混凝土相比，不仅能改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能，而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能，显著提高结构的疲劳性能及其耐久性，加上它施工简便，且材料性价比好，迅速在工程中被广泛应用。④“第一让”：即在进行深部井筒和主要硐室施工时，第一次锚网索喷支护之后,根据现场实际观测数据让出时间差,再进行第二次支护。⑤“第二让”：即主要硐室在第二次支护之后根据现场实际观测数据，让出时间差,之后再进行第三次支护。

设计选择了相对深部井筒较好观测的副井西马头门和主井的东马头门，进行了相关的监测工作。采用常规的“围岩收敛变形监测”方法对围岩的收敛进行定期测量。它是指在开挖岩体后立即在巷道的两帮和顶板埋设的一些锚固桩测点，然后用监测仪器测出两点间距离的变化，从而计算出巷道表面的变形量和变形速率，采用全断面为3点式的监测方式，如图1所示。根据现场情况，总共进行了16组测点（编号分别为A、B、C、D、E、F等）的监测。每次数据的采集是要对每个断面的2点之间进行3次测量，并求其平均值得到最终的监测数据。测点B各监测断面收敛变形情况如图2所示，测点B各监测断面收敛速率关系如图3所示。根据“围岩收敛变形监测”结果的数据整理分析可以得出，在第10~15d之间，监测到位移量有了很大的变化，到了这个时期,位移基本上不再变化或者变化很小。由图2、3可以看出，越往后位移变化量越小直至趋于稳定，但是由于工期的限制，选取了在第一次支护过后15d进行二次支护。由图2、3中的观测数据还可以看出，两帮位移在第42d左右发生了第二次来压，第80d之后才趋于稳定；而顶板的第二次稍大的周期来压也在第42d即显示趋于平缓，于是在第一次支护后的第42d，也就是在第二次支护后的第27d进行了第三次支护。根据实际观测，找出了第一、二、三次支护的时间差，比较精确地确定了支护时间，保证了支护强度。

3结论

超千米深井梁宝寺二号井建井过程中，井下巷道及硐室设计采用联合支护，即主要采取锚网喷支护、U型钢棚支护、双排钢筋钢纤维混凝土CF50等3种支护方式。利用这3种支护方式的有机结合，有效地控制了巷道围岩变形破坏和塑性区的扩展，合理地控制围岩的变形。此项支护设计在千米深井梁宝寺二号井的建井过程中得到应用，并取得了较好的效果，保证了矿井的施工进度，为以后千米深井的建设提供了经验。

作者：于海春单位：中煤科工集团南京设计研究院有限公司