对砌碹巷道修所的探讨渭南

对砌碹巷道修所的探讨

对砌碹巷道修所的探讨 2011： 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×1.0m的锚杆柱排距凿掏不小于200mm×200mm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16mm×1600mm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700mm×700mm。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。当轴向压力大于摩擦力时，支架下缩，从而缓解围岩应力。 （尹迎亮）

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