钢管混凝土联合支护技术应用

钢管混凝土联合支护技术应用

刘元林

黑龙江龙煤矿山建设有限公司， 黑龙江 鸡西  158100  

摘  要：龙煤集团鸡西分公司荣华一矿西主运所处位置压力较大，原支护形式为锚网索喷联合支护，因其压力大，造成帮顶开裂、巷道变形严重，曾维修过多次，为保证巷道的服务年限和矿井接续工作，减少巷道的维修费用，采用钢管混凝土支架对西主运进行加强支护，提高了西主运的抗变形能力，创造了良好的经济效益。

关键词：钢管支架  混凝土  抗变形

前言

鸡西荣华一矿西主运大巷设计标高-650m，大巷长度1480m。进入－650m水平巷道施工以来，由于围岩胶结性差、受断层和埋深大影响造成巷道围岩遇水软化、膨胀，主要表现在巷道围岩变形量大、自稳时间短、返修率高（三次修复后巷道变形情况见下图），给支护带来极大困难。采用锚索、注浆、架设钢棚和小断面导洞卸压等技术，效果均不理想，严重影响工程进度和施工安全，因此，如何寻找一种安全有效的高应力软岩构造带支护方式，是当前急需解决的技术难题。

一、技术原理

经查阅相关材料、组织工程技术人员认真研究、反复论证、多方面比较，最终确定锚、网、索、喷加钢管混凝土棚子联合支护一次成巷施工方案。钢管混凝土支架特点：混凝土本身具有较强的抗压能力，但其抗弯能力较弱，而钢管具有较强的抗弯能力，并且具有很好的弹塑性，但在受压时比较容易发生失稳现象从而丧失其轴向的抗压能力。钢管混凝土支架在结构上能够将两种材料的优点融合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍的提高，同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度两者共同发挥作用，从而大大地提高了支架的承载能力。

首先小循环炮掘施工，掘进荒断面（33.57m2），采用锚、网、索、喷支护做为初次支护，改变围岩松散结构，提高围岩的整体性能，起到组合梁支撑作用，利用“先柔后刚，先柔后抗”的柔性让压支护理念，架设钢管混凝土棚子，在钢管混凝土棚子与巷道围岩间充填袋装炉渣做为缓冲卸压层，使支架与围岩充分接触，产生初撑力，然后向钢管内注入高标号混凝土充实并浇筑混凝土底板，支护强度显著增高（是U型钢棚的3～5倍），有效的控制巷道围岩变化范围；后期围岩压力增大压实柔性充填体可以使围岩卸压，给围岩留有变形空间，使支架均衡受力，最后喷射混凝土将钢管混凝土支架封闭加固，实现一次成巷。钢管混凝土支架支护设计见下图。

二、推广应用情况

该项技术由龙煤矿建公司负责设计施工，首先在龙煤鹤岗矿业公司益新矿、鸟山矿应用，后

又在龙煤鸡西矿业公司荣华一矿应用，现场应用效果见下图；

三、应用效果

1.从荣华一矿西主运应用情况看，该项技术对巷道过软岩构造带、围岩变形膨胀明显、应力较大难支护的岩层支护效果较好。

2.先导硐施工再平均3次巷修刷大断面，平均施工单价9.74万元/m，一次成巷架设钢管混凝土棚子施工单价6.74万元/m，每米巷道可节省3万元，从2019年8月至2021年3月施工荣华一矿西主运300m，节省资金900万元。

四、结束语

荣华一矿西主运采用钢管混凝土支架支护后，钢管混凝土支架没有明显的变形，两帮和顶板基本趋于稳定，没有内移、下沉和底鼓现象，采用钢管混凝土支架增强了西主运巷道的抗变形能力，减少了巷道的维修工程，取得了显著的效益。

目前，龙煤集团四个矿业公司随着逐步进入深部开采，地应力加大、巷道变形严重问题将越来越突出，多数矿井的生产和建设都将面临不同程度、不同数量的软岩巷道掘进维护难题，该项目的成功应用，对矿井深部软岩支护方面具有重要意义，下一步，我们将结合荣华一矿西主运围岩变形规律和施工情况，总结经验，查找不足，继续完善优化高应力软岩联合支护方案。

参考文献：

[1]王波.软岩巷道变形机理分析与钢管混凝土支架支护技术研究[D].北京：中国矿业大学.2008.

[2]李冰.深井软岩巷道钢管混凝土支架支护稳定性分析及工程应用[D]. 北京：中国矿业大学.2009.

作者简介：刘元林（1976—），男，毕业于黑龙江科技大学采矿工程专业，高级工程师，现从事矿井施工技术及安全管理工作。