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《能源技術與管理雜志》2015年第二期

1主要硐室支護設計

井下主要硐室一次支護采用錨網索噴，噴射混凝土強度等級C20［1］。錨桿間排距800mm×800mm，錨索間排距為1600mm×1600mm，副井井筒與井底車場連接處斷面大、硐室施工復雜。為避免關鍵硐室變形后的修復問題，一次支護在軟巖支護方面還采用了注漿錨桿。注漿錨桿間排距為2000mm×2000mm；二次支護為U型鋼棚（一次支護與二次支護預留50mm變形量）；三次支護為雙排鋼筋鋼纖維混凝土CF50。井筒水平以下仰井部分加強段一次支護為錨網支護，錨桿間排距為1000mm×1000mm，二次支護為雙排鋼筋鋼纖維混凝土CF50支護。主要巷道硐室增加底部錨索、錨桿。錨索采用了300mm×300mm的大托盤，增加支護面積。同時還采用了帶應力顯示讓壓管的φ22×2800mm、材質為Q600高強預應力錨桿等新型支護材料來加強支護。

2梁寶寺二號井深部井筒與主要硐室支護經驗“：三高兩讓”

通過對礦井深部井筒和主要硐室支護出現的問題及施工中的解決方法研究，總結出了“三高兩讓”支護經驗。①“第一高”：即第一次支護強度高。在一次支護上，梁寶寺二號井普遍采用錨網索噴聯合支護，力求通過采用高強度錨桿和錨索形成的次壓縮拱和主壓縮拱來加強支護；對于局部軟巖還采取了錨注方式，即對軟巖改造后再進行錨網索噴聯合支護。②“第二高”：即二次支護強度高。在主要硐室二次支護上，梁寶寺二號井采用了36U型鋼進行加強支護。將U型鋼原卡纜伸縮性連接創造性地變為剛性連接，提高了36U型鋼的支護質量。原來U型鋼設計為卡纜伸縮性連接，在36U型鋼整體受井筒施加的力時，混凝土首先變形，接著是U型鋼可縮性變形，然后是U型鋼剛性變形。這樣，36CU型鋼的整體性被破壞，抗壓能力被無形中降低。36U型鋼采用剛性連接后，由于混凝土也為剛性，整體受力時，36CU型鋼會整體產生反作用力，這樣，其支護強度被最大限度體現出來。③“第三高”：即第三次支護強度高。考慮到梁寶寺二號井地壓大，在深部井筒和主要硐室采用了近30a來迅速發展起來的一種新型高強度復合材料，鋼纖維混凝土CF50。鋼纖維混凝土是在水泥基混凝土中摻入亂向均勻分布的鋼纖維形成的復合材料，與普通混凝土相比，不僅能改善抗拉、抗剪、抗彎、抗磨和抗裂性能，而且能大大增強混凝土的斷裂韌性和抗沖擊性能，顯著提高結構的疲勞性能及其耐久性，加上它施工簡便，且材料性價比好，迅速在工程中被廣泛應用。④“第一讓”：即在進行深部井筒和主要硐室施工時，第一次錨網索噴支護之后,根據現場實際觀測數據讓出時間差,再進行第二次支護。⑤“第二讓”：即主要硐室在第二次支護之后根據現場實際觀測數據，讓出時間差,之后再進行第三次支護。

設計選擇了相對深部井筒較好觀測的副井西馬頭門和主井的東馬頭門，進行了相關的監測工作。采用常規的“圍巖收斂變形監測”方法對圍巖的收斂進行定期測量。它是指在開挖巖體后立即在巷道的兩幫和頂板埋設的一些錨固樁測點，然后用監測儀器測出兩點間距離的變化，從而計算出巷道表面的變形量和變形速率，采用全斷面為3點式的監測方式，如圖1所示。根據現場情況，總共進行了16組測點（編號分別為A、B、C、D、E、F等）的監測。每次數據的采集是要對每個斷面的2點之間進行3次測量，并求其平均值得到最終的監測數據。測點B各監測斷面收斂變形情況如圖2所示，測點B各監測斷面收斂速率關系如圖3所示。根據“圍巖收斂變形監測”結果的數據整理分析可以得出，在第10~15d之間，監測到位移量有了很大的變化，到了這個時期,位移基本上不再變化或者變化很小。由圖2、3可以看出，越往后位移變化量越小直至趨于穩定，但是由于工期的限制，選取了在第一次支護過后15d進行二次支護。由圖2、3中的觀測數據還可以看出，兩幫位移在第42d左右發生了第二次來壓，第80d之后才趨于穩定；而頂板的第二次稍大的周期來壓也在第42d即顯示趨于平緩，于是在第一次支護后的第42d，也就是在第二次支護后的第27d進行了第三次支護。根據實際觀測，找出了第一、二、三次支護的時間差，比較精確地確定了支護時間，保證了支護強度。

3結論

超千米深井梁寶寺二號井建井過程中，井下巷道及硐室設計采用聯合支護，即主要采取錨網噴支護、U型鋼棚支護、雙排鋼筋鋼纖維混凝土CF50等3種支護方式。利用這3種支護方式的有機結合，有效地控制了巷道圍巖變形破壞和塑性區的擴展，合理地控制圍巖的變形。此項支護設計在千米深井梁寶寺二號井的建井過程中得到應用，并取得了較好的效果，保證了礦井的施工進度，為以后千米深井的建設提供了經驗。

作者：于海春單位：中煤科工集團南京設計研究院有限公司