深部软岩巷道底板失稳变形控制技术

收稿日期： 2012 － 04 － 11 2000 年 作者简介： 刘君洋（ 1979 —） ， 男， 河南新密人， 助理工程师， 毕业于河南煤炭工业学校， 现从事煤矿掘进技术管理州煤炭
总第 200 期
图1
泵基础支护示意
（ 2 ） 施工工艺。① 在泵基础施工之前将吸水泵 及电机移开， 然后对原有基础进行爆破拆除， 待爆破 在基础底 结束并清理出浇筑泵基础所需的空间后， 部先浇筑 1 层 200 mm 厚混凝土作为泵基础的一次 在硬化 浇筑。②泵基础一次浇筑的混凝土凝固后， 了的基础上进行高强梁网索支护 。根据锚索孔的位 置施工锚索孔， 接着在底板上安装锚索和托梁并预 紧锚索。③锚梁网索支护结束后， 对锚索张拉力进 行检查， 检查合格后方可进行二次浇筑。 二次浇筑 要求浇筑后泵基础高出底板设计 厚度为 1 100 mm， 标高 100 mm， 并使基础表面平整。 2. 2 非泵基础底板支护 泵基础周围底板的支护方案如图 1 、 图 2 所示。 与泵基础在同一断面内非泵基础的底板支护方案如 图 1 （ a） 所示， 与泵基础不在同一断面内的底板支护 方案如图 2 中支护断面 A 和支护断面 B （ 支护断面 A 和支护断面 B 相距 900 mm， 相间布置） 。 （ 1 ） 支护参数。 为了提高底板围岩强度， 需要 注浆孔布置如图 1 （ a ） 、 图 2 （ a） 所 对底板进行注浆， 示； 并在整个底板上铺高强度钢筋网。 与泵基础在
硐室， 排水设备能否正常运行， 控制泵房底板底鼓是 关键； 而原有支护设计中并未加以重视 ， 造成泵房底 鼓强烈， 机电设备难以正常运转。
2
底板加固支护方案
采用高强锚网支护在巷道底板浅部围岩形成可 在此基础上根据泵基础的位置及底 靠的承载结构， 板的整体稳定性采用带梁锚索进行结构补偿 ， 以加 强对泵基础的支护， 并提高底板支护承载结构的稳 定性， 保证泵房底板长期稳定。 由于泵房底板上有 吸水泵基础， 因此泵房底板支护分 2 个方面考虑： ① 泵基础支护； ② 非泵基础底板支护。 施工时先施工 吸水泵基础， 然后施工泵基础周围的底板， 以使底板 支护承载结构成为一个整体。 2. 1 泵基础支护 根据现场目前情况， 泵基础需要重新浇筑， 支护 方案如图 1 所示。 （ 1 ） 支护参数。 首先将原有基础爆破拆除， 爆 破结束后 将 废 渣 清 除， 并挖出浇筑泵基础所需的 3. 80 m × 1. 66 m × 1. 20 m 空间， 清理出泵基础空间 厚度为 200 mm。在第 1 次浇筑 后进行第 1 次浇筑， 的基础上进行高强锚梁网索支护。 根据基础的尺 寸， 锚索间距为 1 060 mm、 排距为 1 000 mm。 采用 6 mm 高强度钢筋网护表， 锚索托梁按设计长度采 用 18 槽钢加工， 锁具采用锁芯为两半的锁具， 托梁 与锁具间加一个 120 mm × 120 mm × 10 mm 的平托 盘， 要求锚索预紧力不小于 90 kN。 对泵基础采用 控底措施后， 需要对泵基础进行二次浇筑， 二次浇筑 高度要求高出基础表面设计标高 100 mm， 浇筑厚度 为 1. 1 m。 · 59·
郑煤集团公司超化煤矿 31 采区作为矿井西翼 22 采区的接替采区， 水文地质条件比较复杂， 服务 在 31 采区下部设 年限较长。为保障矿井安全生产， 置专用变电所、 泵房及水仓。31 采区泵房设计底板 标高 － 496 m， 该处对应地面标高 + 203. 5 ～ + 223. 1 m， 泵房平均埋深约 710 m。 泵房基本位于距二1 煤 泵房围岩岩性以泥岩和 层 0 ～ 30 m 的顶板岩层中， 砂质泥岩为主， 且节理裂隙较为发育， 围岩整体性较 差。 31 采区泵房设计支护方式为锚网喷支护， 泵房 掘出后短期内即出现喷层开裂、 脱落现象， 此后， 泵 房两帮围岩加速内移， 并伴有明显底鼓， 水泵底座整 体上抬， 致使机电设备无法正常运转。 为保障泵房 正常使用， 急需对超化煤矿 31 采区深部大断面软岩 泵房合理支护方式展开研究， 以有效控制巷道变形。
#
1
泵房失稳破坏原因分析
（ 1 ） 泵房围岩岩性较差， 矿压显现强烈。31 采 区泵房平均埋深约 710 m， 围岩岩性以二1 煤层顶板 泥岩、 砂质泥岩为主， 此类岩块强度普遍较低， 致使 软弱岩体在高应力作用下产生强烈的剪胀变形 。 （ 2 ） 原有锚网支护设计强度偏低。 在 31 采区 泵房一次支护采用18 mm × 1 800 mm 的螺纹钢锚 杆。①针对深部巷道原有锚杆杆体强度偏弱； ② 原 有锚杆锚固深度及锚固长度较短 。 （ 3 ） 原有支护缺乏针对性。 对于泵房这一特殊
同一断面内的底板锚杆 （ 索 ） 布置如图 1 （ a ） 所示， 在各锚杆之间沿巷道轴向布置高强度钢筋梯子梁 ， · m； 每 2 根锚索用 1 要求锚杆预紧力矩不小于 300 N # 根 1 600 mm 长 18 槽钢梁， 要求锚索预紧力不小于 90 kN。与泵基础不在同一断面内的底板支护采用 的锚杆（ 索） 要求均与前者相同， 不同的是此处锚索 均为点锚索； 此外， 沿巷道轴向在各锚杆和锚索间采 用高强度钢筋梯子梁， 钢筋梯子梁采用 14 mm 钢 筋整体焊接， 以发挥锚网索的整体支护效果。 （ 2 ） 施工工艺。① 施工时整个泵房非泵基础的 底板从泵房一端向另一端顺序施工， 首先将底板松 散层剥离至设计标高以下 200 mm。 ② 安装底板注 浆锚杆， 然后对底板先浇筑 100 mm 厚混凝土。 ③ 对底板进行注浆， 同时在整个底板上铺钢筋网， 待注 浆结束后， 按设计要求打锚索孔和锚杆孔。 ④ 安装 底板锚杆、 锚索以及托梁， 并通过预紧锚杆 （ 索 ） 以 压紧梁和网。 ⑤ 锚杆 （ 索 ） 预紧时需要有专人监督 检查， 检查合格后进行二次浇筑， 二次浇筑厚度为 100 mm， 使底板达到设计标高， 注意二次浇筑前应 剪掉超出底板设计标高的锚索头 。
2012 年第 8 期
中州煤炭
总第 200 期
深部软岩巷道底板失稳变形控制技术
刘君洋， 高金峰
（ 郑煤集团公司 超化煤矿， 河南 新密 452385 ） 摘要： 为准确把握深部软岩巷道底板失稳变形控制情况， 以超化煤矿 31 采区泵房底板破坏特征及区域地质 构造为基础， 对该巷道底鼓变形控制措施进行了研究， 通过在底板浅部围岩形成高强可靠的承载结构来控制 并对后期支护效果进行了观测 。结果显示， 巷道底板变形得到了有效控制， 保障了 31 采 底板的不均匀隆起， 区泵房机电设备的正常安装及运行 。 关键词： 底鼓； 锚索网； 深部软岩巷道 中图分类号： TD327． 3 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 0506 （ 2012 ） 08 － 0059 － 03