大断面弱结构硐室施工工艺与支护研究

摘要

针对金家渠煤矿绞车硐室大断面(宽11.5m,高7.45m,断面积71.5m2)支护系统薄弱、顶板围岩弱结构体特征,采用台阶法分块段施工工艺(上部台阶分为右上第Ⅰ块段(高4.0m)、左上第Ⅱ块段(高4.0m)、下部台阶第Ⅲ块段(高3.45m));通过分析弱结构硐室控制机理,依据克斯特纳方程,确定极限平衡区范围Rp为6.54m,提出柔性支护、补强支护、刚性支护方案,即一次支护采用“锚网喷+锚索”柔性支护,理论分析锚杆长度2.4m,间排距0.8m,锚索长度7.0m,锚索预紧力为锚杆预紧力的4.7倍,达到最佳耦合强度.在顶板喷层开裂范围内采用8组桁架锚索进行不均匀补强支护,采用“钢筋混凝土”刚性支护进一步限制围岩蠕变,浇筑混凝土厚度450mm,钢筋保护层厚度＞50mm,强度等级＞C30.工程实践证明该技术不仅保证了硐室的安全施工,也实现了支护体与围岩在刚度、强度和结构上的耦合,有效解决了硐室变形、失稳问题.