主井箕斗裝載硐室支護方案優化與監測

楊國林 趙明強

1 工程概況

某礦主井箕斗裝載硐室處于垂深-861.55 m～-878.8 m處,所處巖性主要為砂質泥巖和泥巖,其凈高為17.25 m,凈寬8.0 m,凈深5.635 m,為一特大型箕斗裝載硐室。斷面形狀為高直墻切圓拱結構,二側墻和迎面墻采用700 mm厚雙排鋼筋混凝土支護形式。

原設計上、下室之間分隔平臺(在墻高12.2 m處設置一樓板)為600 mm厚雙排鋼筋混凝土結構,并與該處鋼筋混凝土側墻整體澆灌。這一樓板結構不但可安裝裝煤設施,而且對二側高直墻起到很好的支撐作用,大大減小了結構的內力。考慮到箕斗裝載硐室與井筒將同時施工,并要進行臨時改絞,施工上述樓板難度較大。為了給快速施工創造條件,決定采用鋼梁來代替樓板,但對二側墻支撐作用的削弱將通過結構優化來彌補。

2 支護形式

結構優化實行補強原則,取消樓板的支撐作用將通過錨索支護來補強,即通過在二側墻相應位置設置小錨索來代替樓板對二側墻的支撐作用。

錨索規格設計為長6.0 m,錨深5.9 m,設計錨固力不小于200 kN。在二側墻上的原樓板相應位置上、下設置兩排錨索,每排3根,共6根,每排 3根采用一根16號槽鋼作為整體托梁。

3 大型箕斗裝載硐室支護結構受力監測

考慮到該礦主井箕斗裝載硐室特大,地質條件較差,為實時了解支護結構的受力狀態,防止支護結構出現大范圍破壞,先在鋼筋混凝土結構內部埋設傳感器,監測其內力變化情況,當出現不安全因素時,及時采取加固措施。

3.1 測試元件布置

為了確保觀測系統的長期穩定性和可靠性,本次觀測工作采取精度高、抗干擾性強、穩定性好的振弦式傳感元件作為一次儀表,振弦式頻率儀作為二次儀表。傳感元件隨工程施工埋入井壁結構中。

監測工作布置兩個測試斷面,分別位于二側墻的鋼筋混凝土結構中,每個測試斷面布置2個壓力傳感器和4個鋼筋應力傳感器。共埋設壓力傳感器4個,鋼筋應力傳感器8個。其中,壓力傳感器布置在混凝土結構與巖石交界面上;鋼筋應力傳感器布置在混凝土結構的內排環筋和豎筋上,測試元件布置見圖1。

所有測試元件的導線通過一根多芯鎧裝電纜連到井底進行定期觀測。

3.2 測試結果分析

通過對測試數據分析處理,可得箕斗裝置硐室支護結構的內、外力如圖2～圖4所示。

由圖2～圖4可知,目前箕斗裝置硐室支護結構所受的巖層最大壓力為0.98 MPa,小于設計值。而由環向和豎向鋼筋應力測試結果可知,最大不超過60 MPa,小于鋼筋設計值300 MPa,說明支護結構是安全的,優化方案是可行的。

4 結語

主井筒箕斗裝載硐室為了給快速施工創造條件,決定采用鋼梁來代替樓板,但對二側墻支撐作用的削弱將通過結構優化來彌補。縮短了建井工期,是主要硐室支護改革的一種創新,充分體現了優質、快速、低耗建設礦井的優越性。該項技術對于其他建設或改擴建礦井具有參考價值,值得推廣。

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