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土工布钢架混凝土在修复设计中的应用

时间:2018-12-12 08:05   作者:admin 点击:

土工布钢架混凝土(Concrete)在修复设计中的应用(application)

1概述
软岩巷道支护是巷道支护研究中的一个难题,播三矿一650 m西一采区煤仓联巷,受地质构造和采动影响,围岩极为松软破碎。巷道支护设计一开始采用U型棚加喷射混凝土方式,巷道变形破坏严重,顶板下沉350 mm左右,底板鼓起450 mm左右。经多次返修,巷道变形仍没有得到有效控制,严重影响了西一采区的生产与运输。根据该段巷道的实际情况(Condition),决定采用锚注加钢塑土工布钢架混凝土反拱联合方案进行修复。该方案的实施,成功遏制了巷道的变形,取得了显著的技术(Technology)经济效益。
2巷道破坏原因分析
2.1岩性因素
煤仓联巷主要以泥岩、粉砂质泥岩为主,泥岩类岩石(组成:固态矿物或矿物的混合物)层理发育,强度(strength)极低,围岩呈现显著的软岩特征.围岩性质差是巷道变形破坏的内因。

  2. 2地下水的影响
煤仓联巷顶板局部有淋水现象,底板长期浸泡在水中。通过对围岩水理性质的研究表明,泥岩岩块遇水后膨胀不大,破坏方式主要是崩解和碎裂。但由于水的存在,使得泥岩的软化系数达 0.24-0.40,抗拉强度(strength)也大幅度降低。当围岩处于破碎状态时,与水接触面积的增大,也会造成岩石(组成:固态矿物或矿物的混合物)膨胀变形。
2.3支护因素
U型钢支架是一种较好的支护形式,但它不能充分发挥围岩的自身承载能力进行主动支护,不能有效限制围岩裂隙(fissure)的发展,具有框式支架的缺点,使底板岩石处于二向应力状态,引起底鼓。底鼓不仅仅对底板岩石造成危害(wēihài),还会加速两帮的下沉,引起支护发生整体破坏.因此,支护方式不当也会造成软岩巷道的严重破坏。2.4地应力因素
煤仓联巷位于一650 m水平,垂直地应力与水平地应力力。巷道围岩处于不稳定状态.可见,地应力大是煤仓联巷破坏的直接因素(factor).
3研究思路和支护方案的选择
对软岩巷道支护,首先要适应其大变形的特点,大幅度释放其变形能,放弃各种刚性支护,采用先柔后刚,先让后抗的柔性支护体系,在保证巷道初期安全(safe)使用(use)的条件下,允许围岩在控制下变形.其次是针对岩体破碎的特点,加固围岩,变被动为主动支护。土工布生产厂家土工布又称土工织物,它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。土工布是新材料土工合成材料其中的一种,成品为布状,一般宽度为4-6米,长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺长丝土工布。最后适当处理好底板,防治底鼓。
根据以上分析,决定采用锚注联合支护方案进行修复,即初期支护为U型棚和喷射棍凝土,然后采用锚注技术加固围岩和钢塑土工布钢架棍凝土反拱治理底鼓。锚注支护的实质是锚杆兼作注浆杆,其支护机理是通过注浆改善围岩结构(Structure)与性能,提高围岩整体性和自身承载能钢塑土工布钢架的刚度适中,容许围岩适度变形,又能及时提供支护阻力。
4支护方案的设计
锚注联合支护结构(Structure)如图1所示.主要支护技术参数如下:

  (1)支架U29型钢支架,间距600 mm,钢筋(英文:steel bar)笆片6 mm,规格(specifications)800 mm X 600 mm,

  (2)喷射混凝土强度为C20,喷层厚80mm,水泥:黄砂:石子配合比
  1:
  2:2,

  (3)注浆参数(parameter)锚注杆27 mm,长度2000mm, I旬、排距为1 200 mm.

  (4)注浆材料(Material)为425”普硅水泥,M
  2. 8Be400水玻璃(Glass),水灰比0.7-1.0,注浆压力1.5-2 MPa,采用快硬水泥药卷封口。

  (5)钢塑土工布钢架混凝土反拱混凝土强度C30,反拱厚度300 mm,钢塑土工布钢架规格如图2所示。主筋规格为420 mm,双侧腹筋和箍筋规格为12 mm,纵筋规格为12 mm,间距350 mm,
5支护效果评价
巷道围岩收敛变形是巷道围岩稳定的综合反映,测点布置如图3所示。采用JSS30A数显收敛计对试验巷道进行了120 d的变形观测,围岩变形收敛曲线如图4所示。采用锚注联合支护后,顶板最终下沉量减至47.12 mm,底板鼓起30-60 mm,变形速率接近于零.说明修复设计(Design)方案有效地控制(control)了围岩的变形和底鼓,保证了巷道的稳定,使矿井的安全生产得以正常进行。
由于该修复方案,彻底地治理了巷道变形,省去了多次修复,节省了大量的巷道修复成本(Cost)和工期,保证了巷道的安全,取得了显著的经济效益(Economic performance)(benefit)。
6结果与讨论

  (1)岩性差,地应力大,支护方式选择不当,是软岩巷道破坏的主要原因。

  (2)钢塑土工布钢架的设计考虑(consider)了构架的稳定性及其施工工艺( technology),设计合理、加工简单,重量轻,强度(strength)大,配合巷道底板注浆方案,完全能够治理住软岩、破碎巷道的变形,具有良好的推广应用(application)前景。

  (3)巷道底朦变形的治理,加强了巷道侧墙,大大减小了巷道顶部变形。土工布生产厂家土工布卷在安装展开前要避免受到损坏。土工布卷应该堆放于经平整不积水的地方,堆高不超过四卷的高度,并能看到卷的识别片。土工布卷必须用不透明材料覆盖以防紫外线老化。在储存过程中,要保持标签的完整和资料的完整。在运输过程中(包括现场从材料储存地到工作地的运输),土工布卷必须避免受到损坏。土工布生产厂家土工布又称土工织物,它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。土工布是新材料土工合成材料其中的一种,成品为布状,一般宽度为4-6米,长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺长丝土工布。

  (4)以锚注杆为核心组成的锚注联合支护体系,将常规支护与注浆加固结为一体,有效地提高了支护体系的承载能力,为软岩巷道支护提供了一条有效的途径。

双向拉伸塑料土工布的外观近似正方形的网络状结构,它是用聚丙烯为主要原材料(Material),通过挤出,然后再纵向、横向拉伸形成的一种高强度土工材料。该材料在纵向和横向上有很大的拉伸强度,被广泛应用于软基加筋处理。




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