復(fù)雜條件下大斷面硐室底板加固技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用

羅建強(qiáng)

（冀中能源股份有限公司救護(hù)大隊(duì)，河北 邢臺(tái) 054000）

河北省冀中能源股份有限公司葛泉礦地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造發(fā)育，壓力大。特別是葛泉礦南翼大部分開拓巷道、硐室存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，硐室、巷道底鼓變形破壞嚴(yán)重，雖經(jīng)多次臥底翻修，仍不能保持巷道、硐室穩(wěn)定，因此采取行之有效的措施進(jìn)行修復(fù)加固，降低巷道維修成本，減少巷道維修給生產(chǎn)帶來不利影響，保證礦井長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。

1 工程概況

南翼一采區(qū)變電所位于南翼-190大巷左翼口附近，布置巖層位強(qiáng)度低，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，地壓大，穩(wěn)定性差。該硐室長25m，斷面立墻半圓拱，寬4.5m，高3.7m，初次頂板支護(hù)采用錨噴，用1.8m長縫管錨桿，間排距 800×800mm，配以 1m×1m金屬網(wǎng)，混凝土噴層厚100mm，變電所底板進(jìn)行水泥澆筑，澆筑厚度300mm。在變電所施工結(jié)束后，進(jìn)行了數(shù)次維修。維護(hù)后在硐室頂板補(bǔ)打22×2200mm螺紋鋼錨桿，間排距800×800mm，同時(shí)配以 1×1m金屬網(wǎng)；此外補(bǔ)打 φ17.8×6000mm錨索線配以2m12#槽鋼,加強(qiáng)支護(hù)，順巷布置三排,前后間距2m，基本控制了頂板及兩幫的變形。而底板數(shù)次臥底后，仍采用混凝土澆筑，澆筑厚度300mm，雖經(jīng)多次維修，如今底板凸形外移，硐室口底板澆筑混凝土成整體抬起，兩側(cè)懸空，里段澆筑底板自巷中分裂開，向兩側(cè)傾斜，而供電設(shè)備放置在澆筑底板上，給安全及生產(chǎn)帶來較大隱患。由于該變電所負(fù)責(zé)南翼一采區(qū)工作面開采、掘進(jìn)及南翼三采區(qū)開拓施工供電設(shè)備存放，要求在不影響生產(chǎn)前提下，保證施工進(jìn)度和底板支護(hù)強(qiáng)度，避免影響采區(qū)生產(chǎn)以及底板再次失穩(wěn)破壞，因此采取有效技術(shù)方案和施工措施勢在必行。

2 底板破壞原因分析

2.1 通過對變電所硐室長期維護(hù)以及破壞情況可以看出，硐室在多次失穩(wěn)維修后，頂幫在錨噴、錨索支護(hù)強(qiáng)有力支撐作用下達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)，而底板只在表面澆筑了一層300mm厚的混凝土，形成頂拱和墻體面強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度高，底板支護(hù)弱特點(diǎn)，為地壓釋放提供了自由面。變電所受到地壓在墻體、頂板反作用下傳遞到變電所底板上，形成應(yīng)力集中，同時(shí)由于該區(qū)域巖層破碎、強(qiáng)度低，整體結(jié)構(gòu)差，底板承載能力不足的情況下必然產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致底板破壞鼓起。

2.2 以往硐室底板加固兩側(cè)與硐室墻基之間有較大規(guī)格水溝，并且水溝與墻基之間密貼不嚴(yán)，形成底板澆筑體孤立支撐來自于底板壓力，在自身支撐結(jié)構(gòu)上存在不足，緊靠底板自身及簡單的底板澆注很難滿足較大的支撐力，極易造成底板失穩(wěn)破壞。

2.3 由于兩側(cè)水溝與墻基封閉不嚴(yán)，在以破碎軟巖構(gòu)成底板吸水風(fēng)化后，進(jìn)一步軟化底板，降低底板強(qiáng)度，在自身膨脹作用下使得巷道的底板失穩(wěn)，從而出現(xiàn)底鼓外移現(xiàn)象。

2.4 對底鼓危害性的認(rèn)識(shí)不足，底板采用混凝土澆注，在底板與混凝土之間采用砂石鋪墊以減少混凝土的用量，致使混凝土澆注不能實(shí)現(xiàn)加固底板的有效作用。

3 底板維修加固方案確定

整修加固方案依據(jù)地質(zhì)資料、硐室破壞情況及破壞原因而制定的。通過多次對周邊大巷及硐室維修情況的調(diào)查，以及對其破壞原因及機(jī)理分析可知，底板的破壞是由多種因素綜合使用的結(jié)果。因此，防止硐室底板破壞也應(yīng)采取多方面的措施，使底板的可塑變形控制在允許的范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)底板出現(xiàn)失穩(wěn)破壞現(xiàn)象。最終確定底板采用錨桿配以鋼帶及澆筑聯(lián)合支護(hù)，加固底板，受施工條件限制并在硐室能施工非對稱卸壓槽。

4 底板加固主要參數(shù)

4.1 底板加固斷面圖圖1

4.2 底錨及鋼帶

圖1

底錨使用φ22×2200mm螺紋鋼錨桿， 采用一卷CK2333、一卷Z2360樹脂藥卷全長錨固，錨固力不小于13t，預(yù)緊力不小于 300N?M，采用主動(dòng)加固底板，提高底板支護(hù)強(qiáng)度。底錨間排距840×800mm，靠近兩幫底錨與底板法線成75°夾角斜向兩幫。錨桿外露控制在80mm，在滿足預(yù)緊力要求前提下，盡量增加外露，以便增加底板澆筑長度。同時(shí)沿巷道垂向在底錨托噴下用鋼筋連接,鋼筋使用2mφ14mm梯子鋼帶梁。

4.3 混凝土澆筑

底板采用標(biāo)號(hào)200混凝土分次澆筑，澆筑厚度300mm，澆筑前對兩幫底腳及底板進(jìn)行沖刷，確保澆筑體與立墻及底板密貼，同時(shí)保證最大限度澆筑底錨，使之與周邊巖層形成一整體，達(dá)到提高巖層強(qiáng)度。

4.4 卸壓槽

通過對此次底板破壞程度及移出量，決定硐室底板施工非對稱卸壓槽，規(guī)格 300×300mm（寬×深），卸壓槽周邊裸露，為底壓釋放創(chuàng)造自由面，卸壓槽順巷布置，卸壓槽兩端封閉，嚴(yán)禁積水及空氣排進(jìn)，影響底板強(qiáng)度。

4.5 水溝

為便于積水排除出在硐室底板自巷中以垂巷-3‰坡度施工，根據(jù)實(shí)際硐室可能存在最大積水情況，在兩側(cè)施工 100×100mm水溝，坡度 3‰，以便及時(shí)將硐室中積水排除，水溝施工與墻基澆筑100mm，確保澆注與墻基密切。

5 施工工藝優(yōu)化

受施工條件限制，變電所硐室內(nèi)設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)全部搬遷，防止搬遷中影響生產(chǎn)，同時(shí)由于沒有合適硐室臨時(shí)存放、安置設(shè)備。因此底板維修采用分次進(jìn)行，自巷中先對存放設(shè)備較少一側(cè)底板進(jìn)行臥底，另一側(cè)臨時(shí)放置供電設(shè)備，對于傾斜供電設(shè)備進(jìn)行墊底，保證安置水平，較小設(shè)備集中擺放，必要是對部分開關(guān)進(jìn)行起吊放置，增加放置設(shè)備空間。同時(shí)在要求在整修時(shí)加大對設(shè)備的保護(hù)及管理工作，確保采區(qū)生產(chǎn)及整修進(jìn)行。卸壓槽在澆注前采用蓋板蓋實(shí)，蓋板與卸壓槽周邊澆注嚴(yán)密，保證卸壓槽內(nèi)不漏沙水，隨后沖刷底板及蓋板，進(jìn)行澆注。

6 結(jié)論

將錨桿、澆筑組合成聯(lián)合支護(hù)體系維護(hù)底板，同時(shí)利用卸壓槽將維修后底板趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，為底壓釋放創(chuàng)造自由面，在較大底板支護(hù)下，控制底板松漲空間。在滿足允許變形情況下，提高底板整體強(qiáng)度，與硐室頂幫形成擴(kuò)大的組合拱，降低了應(yīng)力集中度，也提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性，減少了底鼓，降低了硐室維修量，有效避免了生產(chǎn)及安全事故發(fā)生，取得了較好經(jīng)濟(jì)及社會(huì)價(jià)值。

［1］《采礦工程設(shè)計(jì)手冊》張榮立等主編，煤炭工業(yè)出版社.