主井箕斗装载硐室支护方案优化与监测

杨国林 赵明强

1 工程概况

某矿主井箕斗装载硐室处于垂深-861.55 m～-878.8 m处,所处岩性主要为砂质泥岩和泥岩,其净高为17.25 m,净宽8.0 m,净深5.635 m,为一特大型箕斗装载硐室。断面形状为高直墙切圆拱结构,二侧墙和迎面墙采用700 mm厚双排钢筋混凝土支护形式。

原设计上、下室之间分隔平台(在墙高12.2 m处设置一楼板)为600 mm厚双排钢筋混凝土结构,并与该处钢筋混凝土侧墙整体浇灌。这一楼板结构不但可安装装煤设施,而且对二侧高直墙起到很好的支撑作用,大大减小了结构的内力。考虑到箕斗装载硐室与井筒将同时施工,并要进行临时改绞,施工上述楼板难度较大。为了给快速施工创造条件,决定采用钢梁来代替楼板,但对二侧墙支撑作用的削弱将通过结构优化来弥补。

2 支护形式

结构优化实行补强原则,取消楼板的支撑作用将通过锚索支护来补强,即通过在二侧墙相应位置设置小锚索来代替楼板对二侧墙的支撑作用。

锚索规格设计为长6.0 m,锚深5.9 m,设计锚固力不小于200 kN。在二侧墙上的原楼板相应位置上、下设置两排锚索,每排3根,共6根,每排 3根采用一根16号槽钢作为整体托梁。

3 大型箕斗装载硐室支护结构受力监测

考虑到该矿主井箕斗装载硐室特大,地质条件较差,为实时了解支护结构的受力状态,防止支护结构出现大范围破坏,先在钢筋混凝土结构内部埋设传感器,监测其内力变化情况,当出现不安全因素时,及时采取加固措施。

3.1 测试元件布置

为了确保观测系统的长期稳定性和可靠性,本次观测工作采取精度高、抗干扰性强、稳定性好的振弦式传感元件作为一次仪表,振弦式频率仪作为二次仪表。传感元件随工程施工埋入井壁结构中。

监测工作布置两个测试断面,分别位于二侧墙的钢筋混凝土结构中,每个测试断面布置2个压力传感器和4个钢筋应力传感器。共埋设压力传感器4个,钢筋应力传感器8个。其中,压力传感器布置在混凝土结构与岩石交界面上;钢筋应力传感器布置在混凝土结构的内排环筋和竖筋上,测试元件布置见图1。

所有测试元件的导线通过一根多芯铠装电缆连到井底进行定期观测。

3.2 测试结果分析

通过对测试数据分析处理,可得箕斗装置硐室支护结构的内、外力如图2～图4所示。

由图2～图4可知,目前箕斗装置硐室支护结构所受的岩层最大压力为0.98 MPa,小于设计值。而由环向和竖向钢筋应力测试结果可知,最大不超过60 MPa,小于钢筋设计值300 MPa,说明支护结构是安全的,优化方案是可行的。

4 结语

主井筒箕斗装载硐室为了给快速施工创造条件,决定采用钢梁来代替楼板,但对二侧墙支撑作用的削弱将通过结构优化来弥补。缩短了建井工期,是主要硐室支护改革的一种创新,充分体现了优质、快速、低耗建设矿井的优越性。该项技术对于其他建设或改扩建矿井具有参考价值,值得推广。

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