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钢管混凝土支护在失修巷道中的应用           
钢管混凝土支护在失修巷道中的应用

  摘要:根据开滦钱家营矿业分公司井下失修巷道的实际情况,探讨了钢管混凝土支护的施工工艺,同时在实践中采用了钢管混凝土支护对失修巷道进行了维修治理,取得了较好地技术企业提高了经营成本。这公司原来治理失修巷道一般采用架设U25或U29型钢加工的三心拱支架,由于U型钢拱形支架是可塑性的,所以受矿压影响,拱形支架易变形,而且易发生折断,反复修复率较高。2008年这公司修复八采轨道山利用钢管混凝土支护,取得了较好地经济效益。
  
  一、八采轨道山的地质反水文情况
  (一)地质情况:八采轨道下山巷道开口位于600西轨道大巷,测点W71前90m,其方位为313°,倾角17°,巷中与六采下部运煤石门间距20m。巷道位于12-l煤层以下2-16m,岩性为中砂岩、细沙岩、粉砂岩、煤线,如表1。
  (二)地质构造情况:根据实际揭露的构造情况,在F3测点前8m左右遇到fl’断层,该断层倾角40°,落差2.0m。变坡点前32m遇到f2’断层,该断层倾角55°,落差2.0m。
  (三)水文情况:八采轨道山位于煤12-1底板含水层中。正常涌水量0.2m3/min,最大涌水量0.4 m3/min。
  
  二、动压巷道支护原则
  (一)优选巷道层位:煤系地层的岩性差异较大,动压巷道应尽量布置在坚硬岩层中,以期求得稳定性好、返修率低。
  (二)优化巷道断面:应该根据区域地应力的分布特征,优化巷道断面形状,能使巷道围岩具有良好的应力状态。
  (三)适度让压:动压巷道变形较大,要做到不许巷道变形是难以实现的,在保证巷道稳定的前提下,适度让压即给定巷道一定的允许变形值是最为经济合理的支护策略。在巷道允许变形的范围内充分让压,使围岩尽可能地释放变形能,能有效地发挥围岩的自承能力。这就要求支护体必须具备一定的柔性。
  (四)强化支护:在适度让压的基础上,为了满足巷道使用的要求,必须对围岩的变形进行控制。可通过优化巷道支护参数,提高支护体的整体强度,来控制巷道的变形。深井软岩巷道最终的稳定,主要还是依靠支护体的支护强度。
  
  (五)控制巷道底板变彩:动压巷道围岩处于 “四面来压”应力状态,即顶板、底板和两帮同时受压。当巷道围岩应力较大时,围岩变形能必然从巷道的未支护面或支护薄弱面释放出来,局部围岩变形量大,进而导致巷道整体失稳。因此采取全封闭的支护形式,可以有效地控制巷道失稳。
  (六)提高围岩的自承能力:巷道围岩不仅具有一定的自承力,而且还是一种天然的承载构件。保护围岩原始结构的完整性,适时对围岩予以补强,提高围岩的整体强度,发挥围岩的自身承载力,防止围岩塑性区域的无限制扩大,能取得事半功倍的效果。

  三、钢管混凝土支护的原理及优点
  
  (一)钢管混凝土支护的原理:钢管混凝土支护是在钢管支架外壳内填装混凝土组成的支架,其工作原理是:借助内填混凝土,增强管壳的稳定性,借助钢管壳的约束作用,使混凝土处于三向受压状态,从而使夹心混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能力。钢管混凝土支架具有圆柱状外形,是最合理的截面形状,它不仅有惯性矩大的特点,而且无异向性,不易扭曲变形。
  (二)钢管混凝土支护的优点:钢管混凝土支架具有突出的优点是支护能力强,与同质量的u型钢支架相比,其支护反力可达u型钢支架的2,5倍多。u型钢支架支护能力较小,钢管混凝土支架是一种“经济型高强度支架”,是“性价比”最优的支护方式。
  
  四、钢管混凝土支护参数的选择
  
  (一)钢管参数的选择依据:φ140×8.5mm钢管混凝土支架支护强度及承载能力满足支护要求。
  (二)钢管参数的选择:φ159×8mm的接头套管能够与中140×8浅谈综采5mm钢管尺寸匹配较好。钢管选用φ140×8.5mm无缝钢管,单位长度重量为27.57kg/m。接头套管φ159)<8mm无缝钢管,单位长度重量为29.79kg/m。
  (三)混凝土配制:混凝土采用425#普通硅酸盐水泥配制,石子采用最大粒径为15mm的碎石作为粗骨料,优质河砂(中砂)作为细骨料。在配制混凝土时掺入适量减水荆,掺量为水泥重量的O.5%;掺入适量速凝剂,掺量为水泥重量的2.5%;掺入适量膨胀剂,掺量为水泥重量

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