在214溜煤眼给煤硐室维修中的应用

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【摘 要】214溜煤眼原有桁架式支护受采动和底臌影响，变形破损严重，分析原有支护的优劣后，提出结构稳定性加固，从而使得复杂地质环境与高应力区域的硐室难以支护的问题迎刃而解，提高了该区域内硐室的服务年限及安全性能。

【关键词】214溜煤眼；结构稳定；加固

1、214溜煤眼概况

下石节煤矿214溜煤眼给煤硐室是矿井+950水平煤炭运输的咽喉硐室，硐室是由8棵侧立柱及顶板承重梁组成的桁架结构，且承重梁及相应的立柱采用钢筋混凝土浇筑，由于受附近工作面采动影响，加之硐室直接底板为炭质泥岩，老底为根土岩及花斑泥岩，该泥岩遇水后会急剧膨胀，巷道底板的强烈底臌使得给煤硐室内的8棵侧立柱产生严重的压剪破坏，立柱承载能力急剧丧失，为维护硐室的正常使用，采用8根综采液压支架立柱支撑控制承重梁进一步变形，并在原有立柱周围设置木垛，受底臌影响，支架立柱不同程度的倾斜，4个承重梁已产生开裂甚至破断，其中中间的两个承重梁破断严重，给煤装置受压变形，无法正常开合，对矿井正产生产造成了严重影响。若承重梁进一步破坏将直接影响矿井的正常安全生产，有导致矿井停产的可能。因此，迫切需要针对该硐室的地质条件和现有支护状况研究合理可行的加固技术方案，对214溜煤眼给煤硐室进行有效加固，从而保障给煤硐室的长期安全使用，进而确保矿井正常安全生产。

2、214溜煤眼给煤硐室加固方案确定

结合给煤硐室围岩条件和现有承载结构破坏特征，给煤硐室结构稳定型加固技术如下：

1）针对给煤硐室底臌量较大的特点，采用高阻可缩U型钢底反拱控制底板强烈底臌，在硐室底板浇注底板承重梁，提高硐室承载结构的整体稳定性，同时利用底反拱保护底板承重梁；

2）由于给煤硐室顶板承重梁跨度较大，且顶梁已经破断，为提高顶板承重梁的稳定性，在底承重梁上增加一个立柱，大大减小顶梁的跨度，提高顶梁的承载能力；

3）针对给煤硐室立柱高度较高而导致自身结构稳定性差的问题，一方面将原有立柱改为承载能力更强的侧面墙；另一方面采用高强度小孔径预应力锚索，控制帮的变形，防止侧面墙内移，提高侧面墙承载能力及其结构稳定性；

4）针对现有顶板承重梁的破坏状况，采用补强和粘碳纤维的办法，恢复和提高顶梁的承载能力。

3、214溜煤眼给煤硐室加固技术方案

给煤硐室加固技术方案见附图1。

1）将两侧原有单根立柱整体浇注为宽度1.0～1.4m的侧面墙，侧面墙基础宽度达到1.2m，同时为提高顶板承重梁的结构稳定性，在皮带巷下山方向左帮2.0m位置浇筑800mm×800mm结构补偿立柱；

2）在巷道底板与顶板承重梁对应位置，浇注与顶板承重梁相同尺寸的底板承重梁；

3）在硐室底板承重梁之间的底板架设36U型钢底反拱；

（1）采用双槽形夹板上、下限位卡缆，改进后的卡缆需经热处理，提高其刚度。要求底反拱的搭接长度500mm，采用3付卡缆，2付双槽夹板限位卡缆，1付普通夹板卡缆；

（2）底板围岩特点，采用高强度钢筋网护表，进一步提高底反拱的护表能力；

（3）底反拱支架卡缆预紧力矩应不低于300N.m。

4）为提高基础、底板承重梁及侧面墙的承载能力及其稳定性，采用长度8m的高强度小孔径预应力锚索进行结构补偿，具体结构补偿位置见附图1。为发挥结构补偿锚索的作用，有效控制帮的变形和侧面墙内移，在巷道内壁处安装400mm×400mm、厚度10mm的锚索托板，并进行张拉，要求锚索预紧力不低于7T。待侧面墙施工并养护完毕后在侧面墙外部安装18#槽钢加工的整体锚索托梁并进行张拉，为保障张拉过程中不对侧面墙强度造成损失，锚索预紧力达到7T即可。

4、214溜煤眼给煤硐室加固工程目标及任务

通过对214溜煤眼给煤硐室进行结构稳定性加固，使214溜煤眼给煤硐室承压能力大幅提高，能够正常服务于生产，硐室内操作人员安全得到有力保障，且服务年限满足矿井生产需要。

5、加固技术核心参数

1）配筋

主筋采用φ25mm螺纹钢，布置为间排距150×150mm，与原硐室通过打眼植筋连为一体，保证配筋的整体性；辅筋采用φ12mm建材螺纹钢，与主筋搭接300mm，间排距150×150mm；箍筋采用φ14mm圆钢，加工成与立柱尺寸向符的形状，层距100mm布置。配筋方案请参照附图2。

2）浇灌

浇灌施工最重要的是材料的配比及材质的选择。

说明：石子粒径5-20mm，即石子采用5—20mm连续级配组合，总量为1的情况下，粒径2.5mm石子占5%、粒径5mm石子占5%，粒径10mm石子占50%、粒径20mm石子占40%。

6、经济技术分析

原214溜煤眼给煤硐室钢筋砼浇灌后，受采动影响，仅仅服务了3个月就无法正常使用，该次施工共计耗资80多万元。本次结构稳定性加固施工自2010年3月底完工至今已8个月，214溜煤眼给煤硐室无任何变化破坏现象，该次施工共计耗资120多万元。就服务时间上简单计算可知：按一年时间计算，不但可节约资金320多万元，而且保证了矿井的安全正常生产，其经济效益无法衡量。

7、结构稳定性加固技术的推广前景

通过对214溜煤眼给煤硐室进行结构稳定性加固，使得复杂地质环境与高应力区域的硐室难以维护的问题迎刃而解，使该区域内硐室的使用年限及安全性能大幅提高，这样不但确保了矿井的安全，而且使矿井正常生产得到有力保证。