井底车场巷道破坏原因分析及支护加强设计方案实践应用研究

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　　摘要：文中对冀家垴井底北车场巷道变形破坏原因及巷道返修时支护加强方案的实践应用效果进行分析研究，采用锚网喷+钢管混凝土支架加强支护的方式可以有效的应对井底车场巷道围岩变形破坏严重的情况，在现场实践中取得较好的应用效果，为巷道安全高效施工提供了有效支撑。
　　关键词：巷道变形破坏;支护：钢筋混凝土支架
　　Absrtact：In this paper， the causes of roadway damage and the practical effect of the roadway reinforcement scheme are analyzed. The method of reinforced support by anchor net spraying + concrete tubular stent can effectively deal with the serious deformation and damage of roadway surrounding rock in the well yard， and obtain a good application effect in the field practice， which provides effective support for the safe and efficient construction of roadway.
　　Key words：roadway deformation and failure;support： reinforced concrete support
　　1 概况
　　新元公司地处山西省晋中市寿阳县境内，矿井井田面积136.77平方公里，主采3 #、9#、15#煤层，设计可采储量6.05亿吨，设计总规模500万吨/年。冀家垴井底北车场埋藏深度在500m左右，巷道整个断面下半段位于砂质泥岩中，上半段位于3#煤中，直接顶为砂质泥岩，平均厚度1.52m，基本顶为中粒砂岩，平均厚度10.80m，原设计直墙半圆拱断面，墙高1500mm，拱高2600mm，净宽5200mm。因巷道变形严重，现宽4000-4500mm，原支护29U型钢支架严重扭曲变形，顶板下沉挤压管路。对冀家垴井底北车场巷道破坏原因进行分析，在返修井底车场时改变支护强度及结构以保证巷道的稳定和正常使用。
　　2 巷道破坏变形原因分析
　　2.1 巷道破坏变形情况
　　原支护为锚网喷+套29U型金属支架的方式，原设计为直墙半圆拱断面，墙高1500mm，拱高2600mm，净宽5200mm。破坏变形后宽4000-4500mm，原29U型钢支架严重扭曲变形，顶板下沉挤压管路，对冀家垴井底北车场正常使用造成严重影响。
　　2.2 巷道破坏变形原因
　　上覆岩层的自重应力及岩石蠕变：新元公司吉家垴井底北车场位于矿井中部，周围无明显地质构造，可以排除构造应力的影响;考虑到矿井埋深较大，约500m，上覆岩层自重应力大，根据岩石蠕变的特性，随时间的推移应力对巷道顶帮破坏变形影响较大。
　　软岩膨胀作用：巷道布置的层位主要为砂质泥岩，靠近3#煤，岩体中黏土性物质含量较高，且顶板岩层为中粒砂岩，导水性较好，巷道顶帮长期在裂隙水的侵蚀下，成为了低强度膨胀性砂质泥岩软岩岩石，其有较大的膨胀性。
　　最后通过分析我们可以了解到，冀家垴井底北车场巷道变形严重，顶板下沉主要是由上覆岩层重力和围岩的膨胀作用力以及岩石的蠕变共同作用造成的。
　　3 支护设计
　　3.1 顶帮支护设计
　　在冀家垴井底车场支护设计中，支护采用高预应力锚杆、锚索+金属网+喷砼+钢管混凝土支架支護方式进行，具体的支护参数如下表1所示。
　　3.2 钢管混凝土支架支护形式设计
　　支设的钢管混凝土支架规格根据设计断面确定：顶弧段长4450mm，左、右帮段高5183mm。
　　3.2.1 支护形式
　　①拱形棚采用钢管混凝土支架，支架型号KGH-XT3-φ194×10mm，φ36mm圆钢全断面抗弯强化，核心砼C40，棚距1000mm;②取消撑木;支架间连接采用钢管混凝土顶杆，顶杆型号φ76×5mm，核心砼C30，长度800mm;1000×150×70mm水泥背板满铺背牢背;③支架与围岩间喷射100mm厚混凝土层;锚喷支护依据原设计进行，不必减项;④两侧帮各打3根锚杆;⑤支架上部与顶板之间用填充体填充;⑥支架两帮段焊接电缆沟，方便巷道使用。
　　3.2.2 支护材料规格
　　帮锚杆：左旋无纵筋螺纹钢锚杆Φ22×2400mm
　　帮锚杆铁托板：120×140×10mm（长×宽×厚）槽型 中孔Φ24mm
　　帮锚杆药卷：MSK2380树脂药卷（每孔一卷）
　　附图：钢管支架细部结构图、钢管支架尺寸图、复合支护设计图
　　4 现场实践效果
　　冀家垴井底北车场返修后投入使用已有一年时间，从现场布置的日常矿压观测站以及按十字布点法布置的巷道表面位移观测系统数据统计情况来看，冀家垴井底北车场自投入使用以来，巷道两帮相对移近量约80mm，顶板下沉量约60mm，底鼓量约为100mm，且观测顶锚索压力表发现其读数在近四个月时间里已经趋于稳定，巷道一切正常且满足生产运输的需求。
　　5 总结
　　对冀家垴井底北车场巷道破坏原因进行分析以及采用钢管混凝土支架加强支护技术方案的现场实践效果来看，采用锚网喷配合钢管混凝土支架进行支护的方式，可以有效的对巷道进行支护，提升了巷道整体的稳定性，在现场实践中应用效果良好。
　　参考文献：
　　[1]黄俊伟，刘洧涛，秦志强，张建伟.井底车场巷道变形破坏原因分析及防治对策[J]中州煤炭，2013（11）：52-53.
　　[2]黄文忠.建新矿巷道锚索加强支护的优化设计[J].邵阳学院学报，2008（04）：104-105
　　[3]刘德军，左建平，郭淞，王军，李英杰，张堂亮.深部巷道钢管混凝土支架承载性能研究进展[J].中国矿业大学学报，2018，35（06）：1193-1211.
　　[4]金巧兰，张彬.钢管混凝土支架在煤矿巷道支护中的应用[J].煤炭技术，2018，037（05）：90-100.
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