有巷道底板爆破開槽卸壓技術,以及有人提出的稀疏鉆 孔卸壓技術。這兩種卸壓技術均不能有效卸壓,各自具有其局限性。
[0096] 1)巷道底板爆破開槽卸壓技術:
[0097]巷道底板爆破卸壓技術,一般是用在平底的直墻半圓拱巷道,是在巷道底板爆破 出一個較淺且較寬的底板槽,這種卸壓方法在巷道開槽的深度一般為800-1000mm,開槽寬 度約為200mm,是單一的槽。這種底板開槽方法一方面使巷道底板巖層的結(jié)構完整性遭受破 壞;另一方面由于槽太淺(巷道一般寬度為4_5m,爆破開槽深度小于Im),并不能將底板切向 壓力轉(zhuǎn)移到到巷道底板的深部。
[0098]所以,巷道底板爆破開槽卸壓技術不能有效卸壓。
[0099] 2)稀疏鉆孔卸壓技術:
[0100] 有專家學者曾提出,沿巷道軸線方向,通過打稀疏鉆孔(鉆孔軸心距大于鉆孔直 徑)為巷道圍巖卸壓。這種方式,鉆孔位置原承受的切向壓力只是轉(zhuǎn)移到了兩鉆孔之間的巖 體上,如圖8所示。巷道圍巖的切向壓力并沒有轉(zhuǎn)移到巷道圍巖深部,該切向應力還在巷道 圍巖淺部(即承壓環(huán)之內(nèi))。在巷道打鉆孔的水平截面上,只是將巷道圍巖的切向壓力,由原 來的沿巷道長軸方面均勻分布,改變成了非均勻分布,如圖8所示。
[0101]因此,稀疏鉆孔卸壓技術不能施工出連續(xù)的卸壓槽,所以不能有效卸壓。
[0102] 3)相貫成排鉆孔開槽卸壓技術:
[0103]在本發(fā)明中,由于鉆孔相貫成排布置,相鄰鉆孔之間軸心距小于鉆孔直徑。所以, 每個卸壓槽沿巷道長軸方向,都是一個連續(xù)的槽,如圖5、圖6和圖7所示。因此,本發(fā)明提出 的"相貫成排鉆孔開槽技術"是一項能夠充分卸壓的技術,能夠?qū)⑾锏绹鷰r淺部(即承壓環(huán) 范圍之內(nèi))的切向壓力有效地轉(zhuǎn)移到巷道圍巖深部(即承壓環(huán)范圍之外)。
[0104]在卸壓槽閉合之前,承壓環(huán)范圍內(nèi)的切向壓力可100%地轉(zhuǎn)移到巷道圍巖深部(即 承壓環(huán)之外)。
[0105]相貫成排鉆孔開槽技術,是整條巷道且全斷面將圍巖切向應力轉(zhuǎn)移到圍巖深部, 實現(xiàn)巷道圍巖(承壓環(huán)范圍內(nèi))卸壓,最為有效可靠的方法。
[0106] (4)二次或多次開槽卸壓:
[0107] 對于軟巖巷道,卸壓槽可能會緩慢變形趨向閉合。在卸壓槽閉合之后,承壓環(huán)范圍 內(nèi)的切向壓力會由0開始緩慢回升。在這種軟巖條件下,可觀測切向應力回升值,在切向壓 力回升到卸壓之前切向壓力值的40%時,再次開槽卸壓。這樣就能保證承壓環(huán)范圍內(nèi)的切 向應力為0到初始值的40%。
[0108] 巷道圍巖開槽后,為防止巖塊塌落充填卸壓槽,可在卸壓槽內(nèi)及時插入泡沫塑料 板或其他可壓縮材料。
[0109] 隨著卸壓槽的緩慢閉合,巷道將產(chǎn)生一定徑向收斂變形。在巷道周邊施工6個均布 分布(相鄰兩個卸壓槽之間中心角都是60°)且等寬的卸壓槽的條件下,巷道徑向收斂變形 最大值小于卸壓槽縫寬度d的兩倍。
[0110] 3、高強可縮噴層混凝土碹體:
[0111] (1)高強可縮噴層混凝土碹體結(jié)構:
[0112] 高強可縮噴層混凝土碹體,簡稱為高強可縮噴層碹體。根據(jù)巷道斷面形狀和卸壓 槽布置狀況,設計高強可縮噴層碹體結(jié)構。
[0113]高強可縮噴層碹體分為高強混凝土結(jié)構與可縮變形結(jié)構兩部分。高強混凝土結(jié)構 可均分為6段,分別是:頂弧段、底弧段、左幫上弧段、左幫下弧段、右?guī)蜕匣《?、右?guī)拖禄《危?如圖9所示。
[0114] 高強混凝土結(jié)構約占每段弧長的75%~85%。高強混凝土結(jié)構之間均勻放置6塊 可縮變形結(jié)構,可縮變形結(jié)構約占每段弧長的15%~25%。高強可縮噴層碹體支護結(jié)構厚 度為一般400~600_。高強可縮噴層碹體結(jié)構如圖9所示。
[0115] (2)高強混凝土:
[0116] 高強混凝土結(jié)構是碹體支護結(jié)構的主體部分,其性能的高低直接影響碹體對圍巖 承壓環(huán)提供徑向支護力的大小。所以應嚴格選取原材料并提高設計標準,以保證其具有較 尚的性能。
[0117] 1)尚強混凝土性能指標:
[0118] ①較高的早期強度。本次配合比設計要求噴射混凝土 24h單軸抗壓強度不低于 8MPa〇
[0119] ②較高的后期強度。目前國內(nèi)外廣泛使用的噴射混凝土強度要求在15~30MPa之 間,遠低于高強混凝土C40~C60的要求。較高的后期強度是保證碹體支護結(jié)構提供圍巖承 壓環(huán)較高的徑向應力的關鍵。本發(fā)明配合比設計的噴層混凝土強度等級為C40~C50。
[0120] 2)高強混凝土原材料要求:
[0121] ①水泥。優(yōu)先采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥,水泥強度等級不低于42.5MPa。
[0122] ②粗集料。采用堅硬耐久的卵石或碎石粗集料,級配宜采用連續(xù)級配,最大粒徑不 大于15mm 〇
[0123] ③細集料。采用堅硬耐久的粗砂或中砂,細度模數(shù)(MX)在2.5~3.5之間。
[0124]④減水劑。為滿足高強度的要求,在普通噴射混凝土的基礎上加入減水劑,以減少 收縮和回彈。本設計選用聚羧酸系高效減水劑,其摻量為〇. 1 %~〇. 2%。
[0125] ⑤速凝劑。噴射混凝土宜優(yōu)先選用液體速凝劑。在使用前,應做與水泥的適應性試 驗及水泥凈漿凝結(jié)效果試驗,從而確定其摻加量。初凝時間不應大于5min,終凝時間不應大 于IOmin 0
[0126] ⑥粉煤灰。為保證混凝土具有較高的長期強度,在混凝土中加入粉煤灰,粉煤灰超 量系數(shù)K取1.3。
[0127] ⑦硅灰?;炷林袚饺牍璺劭娠@著提高混凝土強度,并可改善混凝土黏聚性,減少 離析、泌水現(xiàn)象等。混凝土中硅灰摻加量為6 %。
[0128] ⑧水。噴射混凝土一般采用飲用水,水中不應含有影響水泥正常凝結(jié)和硬化的有 害物質(zhì)。
[0129] 3)高強混凝土原料配比:
[0130] 水泥、砂子、石子配比為:1:1.5:2;減水劑摻量為0.1 %~0.2%,粉煤灰超量系數(shù)K 取1.3,硅灰摻加量為6 %。
[0131] (3)可縮變形結(jié)構:
[0132]可縮變形結(jié)構是碹體支護結(jié)構的重要組成部分,是實現(xiàn)巷道讓壓的關鍵技術之 一。高強可縮噴層碹體支護結(jié)構的徑向收斂量可達巷道直徑的10%以上。其可縮性是通過 設計可縮變形結(jié)構實現(xiàn)的。可縮變形結(jié)構個數(shù)為4~8個(一般為6個),其與卸壓槽個數(shù)相 等,并且在空間布置上與卸壓槽相互配合??煽s變形結(jié)構段的弧長為一般400~600mm,該段 壓縮率40 % -60 %。
[0133] 1)可縮材料選取標準:
[0134] ①材料成本低廉、來源廣泛。
[0135] ②材料具有合適的剛度(變形模量)。當壓力接近混凝土強度(如40MPa)時,材料的 壓縮變形可達50 %左右。
[0136] 2)可選材料:
[0137] ①礦用高水充填材料。將其裝入編織袋中,并放置在碹體可縮變形結(jié)構位置處。
[0138] ②含泡沫顆粒的土坯體。該材料是將泡沫塑料顆粒與泥漿均勻混合,待土坯體固 結(jié)之后,將其裝入編織袋中,并放置在碹體可縮變形結(jié)構位置處。
[0139] ③可選用常用木材,例如楊木、柳木和松木等,加工成板材,便可使用。
[0140] (4)底弧段碹體:
[0141]底弧段碹體采用高強混凝土預制件,其優(yōu)點是:
[0142] ②地面預制,可有效保障底弧段碹體的強度。
[0143] ②地面預制,可避免井下現(xiàn)場噴射底弧段碹體時,噴射反彈混凝土碎塊下落在底 弧段上所導致的底弧段強度較低問題。
[0144] ③底弧段采用預制件,井下安裝工藝簡單,且不存