高應(yīng)力超大斷面硐室圍巖控制對(duì)策研究

孟憲志，劉陽軍，王業(yè)征

(1.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013；2.天地科技股份有限公司 開采設(shè)計(jì)事業(yè)部，北京 100013；3.內(nèi)蒙古伊泰廣聯(lián)煤化有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

鄂爾多斯地區(qū)作為我國重要的煤炭生產(chǎn)基地，隨著開采強(qiáng)度的增大，此地區(qū)煤礦埋深逐步延伸到600m以上。礦井也向大型化、智能化邁進(jìn)[1，2]，越來越多的大型設(shè)備應(yīng)用于井下，對(duì)硐室的斷面尺寸要求越來越大，穩(wěn)定性要求越來越高，服務(wù)年限要求越來越長(zhǎng)。這類高應(yīng)力超大斷面硐室圍巖往往不易穩(wěn)定，變形十分嚴(yán)重，需要二次甚至多次返修，且需要對(duì)破碎圍巖進(jìn)行注漿加固，控制難度很大[3-9]。

針對(duì)高應(yīng)力大斷面硐室圍巖穩(wěn)定性問題，許多專家學(xué)者進(jìn)行了研究和實(shí)踐。譚云亮等[10]揭示了大斷面硐室圍巖破碎變形特征及影響因素；肖同強(qiáng)等[11，12]得出硐室斷面尺寸對(duì)圍巖穩(wěn)定影響很大，隨著斷面增大，圍巖應(yīng)力集中程度增加，圍巖破碎區(qū)及變形量變大；何滿潮等[13]研究了軟弱復(fù)合頂板條件下大斷面硐室的失穩(wěn)特征，認(rèn)為頂板中部拉應(yīng)力集中是該類硐室易發(fā)生冒頂?shù)闹饕?。上述研究主要集中在大斷面硐室二次甚至多次維修方面，主要對(duì)高應(yīng)力、斷面尺寸105m2條件下，超大斷面硐室圍巖強(qiáng)力一次支護(hù)進(jìn)行研究。

1 工程概況

紅慶河煤礦設(shè)備換裝硐室主要用于井下大型設(shè)備的拆裝，采用直墻三心拱形斷面，掘進(jìn)斷面寬為9100mm，直墻高為9100mm，拱頂高為12133mm，掘進(jìn)斷面面積 105m2。由于硐室內(nèi)安裝行吊，對(duì)其變形量要求極高：兩幫移近量要求控制在100mm以內(nèi)，即兩幫收縮率小于1%；……