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北京消防|对砌碹巷道修所的探讨|消防检测|电气检测 发布日期:2019-02-05 04:18:19

砌碹作为传统的支护方式,在开拓和准备巷道中曾经得到广泛使用,目前,虽然比较先进的锚喷支护在煤矿中已经推广普及,但是,由于砌碹支护具有材料来源广、投资小、抗压强度大、对软岩及破碎带围岩整体封闭相对好等优点,因而部分煤矿在服务年限长、地压较大的主要巷道仍采用这种支护方式。由于碹体的刚性特点,在矿山压力的作用下,碹体常出现大范围损坏的现象,给运输、通风和行人带来了威胁。如何对损坏的砌碹巷道进行经济有效的修护,使其在服务年限内保证正常使用,仍然是煤矿技术工作者面临的课题。为此,通过对皖北煤电公司几个矿井修护砌碹巷道的调查统计,提出几点浅显的看法。

1 碹体破坏的原因

巷道开挖后,围岩原有的应力平衡状态受到了破坏,巷道周边依次形成松动圈、塑性变形区和弹性变形区。围岩松动圈和塑变区是围岩体弹性能释放后的一种状态,它是在岩体的破裂和运动中形成的,由于塑性变形区的岩体都具有较大支承强度,所以巷道的支护对象是围岩松动圈。松动圈岩块由裸露到表层到内部破裂面存在着由小到大的摩擦力,当这种摩擦力足够大时,就可使岩块相互啮合而不掉落。利用松动圈内这层自承带来加固巷道是修护技术的基本构想。碹体整体式支架作为一种刚性支护体,有其良好的承载能力。但是,当壁后存在空间时,由于不能及时支护围岩,一旦围岩产生动压,碹体就会遭到脆性破坏。凹凸不平的岩体表面对碹体造成的应力集中,是碹体破坏的直接原因。

通过对皖北煤电公司部分矿井砌碹巷道破坏的调查分析,得出的碹体破坏原因有以下几点:

(1) 掘进巷道成型差,部分地段超挖严重。冒空区过顶不实,造成支架受载不均,来压后呈屋脊变形。

(2) 过地质构造带、软岩及穿煤层段巷道易破坏。其原因是破碎带、软岩及煤层稳定性差。

(3) 受采动影响巷道被破坏最为普遍。由于采场动压破坏了巷道围岩的受力平衡,导致巷道支架破坏。

2 砌碹巷道的修复

碹体受压变形后,砌块接缝中的灰浆粘结力被破坏,碹壁开裂,直墙鼓出,拱顶呈锅底下坠或平顶,顶空呈屋脊形。此时,由于碹石相互咬合,凹凸毛糙的缝隙表面产生的摩擦力使碹体呈多铰拱状态,外观上呈现柔性起伏,使载荷分布均匀,在承受200mm的变成后仍具有一定的支撑力。由于砌碹支架的脆性特点,这种变形破坏达到一定程度就会造成掉落或冒顶。因而,在它还具备一定残余强度时进行修护是非常必要的。为此,提出以下几种修护方法供参考。

2.1 喷射混凝土修护

直墙半圆拱巷道拱部较易损坏,如果不再受采动影响或压力趋于稳定,对拱部只需冲刷后喷射70~100mm厚的混凝土进行粘贴补强即可。这种方法的优点是机械化程度高,劳动强度小,施工快。由于巷道压力已经释放,破碎围岩近似成为均一岩性,大部分灰浆渗入碹壁表面裂隙,能使互不联系或联系较弱的碹块重新胶结成一整体。喷体与碹体相互依存,共同受力,其微小的可缩性和较大的刚度既能阻止或减缓软岩的蠕变,又能适应巷道的收敛变形。

2.2 凿壁锚喷修护

压碎变形的碹壁表面,尖棱毛糙,龟裂纵横,打锚杆钻孔易产生卡钻现象。即使粘透碹壁,也因壁后充填物而使钻头受阻或钻杆不易拔出,另外,壁后有一定的空间也使快硬水泥锚固剂不易从壁孔送入岩孔内。为解决这个问题,在点柱维护的碹壁上按1.0m%uD71.0m的锚杆柱排距凿掏不小于200mm휠0mm的壁窑,掏出或分开壁后阻挡的活动矸石,然后在壁窑内钻眼。选用16mm휖00mm端头弯曲式快硬水泥锚杆,安装时杆尾应露出碹壁壁面110mm左右,并用塑料薄膜包裹杆尾螺纹。冲刷碹壁后喷射70~80mm厚的混凝土,要求填平喷圆,尤其对壁窑要喷填严实。然后拆除杆尾包裹物,上托板紧固。由于存在壁厚及壁后空间,围岩实际锚固厚度在1.1m左右。其修护机理是:

(1) 高速喷出的混凝土射流嵌入壁缝,使砌块重新粘结牢固,恢复原有的拱形断面和抗压强度。

(2) 嵌入壁窑的混凝土与其中尾部杆体铸成高强度的楔块,它把喷层与碹壁楔紧粘牢,使其不易离层脱落。

(3) 使壁后空间普遍减少,非均质岩性趋于均一,支架受力趋于均匀,经过喷射混凝土补强,清除了应力集中,改善了承载结构。

(4) 支架的载荷被锚杆拉拽分担,提高了支架的承载能力。

2.3 扒碹锚喷修护

如果岩石硬度中等,破碎程度较轻,可采用扒碹锚喷进行修护。具体方法是:从一端开始向一另端顺砌行扒掉拱肩以上的坏碹,四周用带帽点柱维护。每次扒碹长度视岩性而定,一般为1~3m,凿掉活动矸石,然后及时喷射一层80~100mm厚的混凝土,必要时铺金属网。两帮拱肩碹茬处要实,凝固后打眼安装锚杆托板锚固,锚距700mm흰0mm。该段支护完成后,再继续向前扒碹,如此循环前进。其特点是:锚喷后,在扩大巷道断面的同时,又重新构筑起支架的拱形结构,并提高围岩的强度,改善支护状况。

2.4 金属无腿拱棚和U型钢拱形可缩性支架支护

在穿煤层破碎带、冒顶区接顶段或巷道超挖后充填物太厚地段,可采用金属无腿拱棚和U型钢拱可缩性支架支护。

(1) 金属无腿拱棚修护。在碹拱拱肩完好处凿壁掏孔,插入拱棚道橛,用混凝土封实橛窝,水泥背板过顶,再喷射一层70~100mm厚的混凝土,形成钢筋混凝土复合支架,具有很高的承载能力。

(2) U型钢拱形可缩性支架采用二接二节式U型钢拱形可缩性支架,配合混凝土喷浆支护。其工作原理是:当巷道压力显现时,由于卡环的卡紧作用,使搭接处U型钢叠合面产生摩擦力。当轴向压力大于摩���力时,支架下缩,从而缓解围岩应力。

(尹迎亮)

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