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土工布鋼架混凝土在修複設計中的應用

时间:2018-12-12 08:05   作者:admin 点击: 次

土工布鋼架混凝土(Concrete)在修複設計中的應用(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巷道破壞原因分析
2.1岩性因素
煤倉聯巷主要以泥岩、粉砂質泥岩爲主,泥岩類岩石(組成:固態礦物或礦物的混合物)層理發育,強度(strength)極低,圍岩呈現顯著的軟岩特征.圍岩性質差是巷道變形破壞的內因。

  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支護因素
U型鋼支架是一種較好的支護形式,但它不能充分發揮圍岩的自身承載能力進行主動支護,不能有效限制圍岩裂隙(fissure)的發展,具有框式支架的缺點,使底板岩石處于二向應力狀態,引起底鼓。底鼓不僅僅對底板岩石造成危害(wēihài),還會加速兩幫的下沈,引起支護發生整體破壞.因此,支護方式不當也會造成軟岩巷道的嚴重破壞。2.4地應力因素
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研究思路和支護方案的選擇
對軟岩巷道支護,首先要適應其大變形的特點,大幅度釋放其變形能,放棄各種剛性支護,采用先柔後剛,先讓後抗的柔性支護體系,在保證巷道初期安全(safe)使用(use)的條件下,允許圍岩在控制下變形.其次是針對岩體破碎的特點,加固圍岩,變被動爲主動支護。土工布生産廠家土工布又稱土工織物,它是由合成纖維通過針刺或編織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種,成品爲布狀,一般寬度爲4-6米,長度爲50-100米。土工布分爲有紡土工布和無紡長絲土工布。最後適當處理好底板,防治底鼓。
根據以上分析,決定采用錨注聯合支護方案進行修複,即初期支護爲U型棚和噴射棍凝土,然後采用錨注技術加固圍岩和鋼塑土工布鋼架棍凝土反拱治理底鼓。錨注支護的實質是錨杆兼作注漿杆,其支護機理是通過注漿改善圍岩結構(Structure)與性能,提高圍岩整體性和自身承載能鋼塑土工布鋼架的剛度適中,容許圍岩適度變形,又能及時提供支護阻力。
4支護方案的設計
錨注聯合支護結構(Structure)如圖1所示.主要支護技術參數如下:

  (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)噴射混凝土強度爲C20,噴層厚80mm,水泥:黃砂: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)注漿材料(Material)爲425”普矽水泥,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支護效果評價
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結果與討論

  (1)岩性差,地應力大,支護方式選擇不當,是軟岩巷道破壞的主要原因。

  (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)巷道底朦變形的治理,加強了巷道側牆,大大減小了巷道頂部變形。土工布生産廠家土工布卷在安裝展開前要避免受到損壞。土工布卷應該堆放于經平整不積水的地方,堆高不超過四卷的高度,並能看到卷的識別片。土工布卷必須用不透明材料覆蓋以防紫外線老化。在儲存過程中,要保持標簽的完整和資料的完整。在運輸過程中(包括現場從材料儲存地到工作地的運輸),土工布卷必須避免受到損壞。土工布生産廠家土工布又稱土工織物,它是由合成纖維通過針刺或編織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種,成品爲布狀,一般寬度爲4-6米,長度爲50-100米。土工布分爲有紡土工布和無紡長絲土工布。

  (4)以錨注杆爲核心組成的錨注聯合支護體系,將常規支護與注漿加固結爲一體,有效地提高了支護體系的承載能力,爲軟岩巷道支護提供了一條有效的途徑。

雙向拉伸塑料土工布的外觀近似正方形的網絡狀結構,它是用聚丙烯爲主要原材料(Material),通過擠出,然後再縱向、橫向拉伸形成的一種高強度土工材料。該材料在縱向和橫向上有很大的拉伸強度,被廣泛應用于軟基加筋處理。




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