大断面硐室支护设计优化及施工关键工艺研究

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1、大断面硐室支护设计优化及施工关键工艺研究　　【摘要】采区绞车房硐室经过支护设计优化，采用锚X索喷二次支护方式，有效控制硐室变形，取得了良好的支护效果。【关键词】支护设计；大断面硐室；优化1工程概况3100采区绞车房位于-595m水平，设计荒宽8.7m，荒高5.75m，断面形状为直墙半圆拱，设计净宽8.2m，净高5.5m，顶底板均为细砂岩，稳定程度中等。2优化支护方案2.1根据锚杆支护的悬吊理论，采用锚杆、金属X可提高围岩强度和整体性，但是在大断面硐室施工中，巷道围岩压力大，所使用的锚杆长度不能锚入深部稳定岩层中，不能有效的控制大断面硐室巷道变形，因此在锚X支护的基础上利用锚索增加锚固深度，从而

2、提高围岩的整体强度。2.2根据锚杆的挤压加固拱理论，增加岩石节理裂隙面间的摩擦阻力，防止岩块的转动和滑移，提高破碎岩体的强度，改善围岩的应力状态，使岩石处于三向受力状态，提高岩体的强度。2.3根据组合拱理论，巷道开挖后，及时喷射混凝土，防止风化，使喷体与岩石的粘结力和抗剪强度抵抗围岩的局部破坏，防止围岩的滑移，同时锚杆、锚索将数层岩层组合成组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力，保持了围岩的稳定性。2.4二次支护的理论是从加固围岩出发，充分调动围岩自身的支撑能力，而达到稳定支护的目的，通过二次支护实现了硐室支护特性的转变，极大地提高了支护结构的承载能力，从而提高了支护结构的稳定性。利用在一次支护及时

3、控制围岩的基础上，二次支护加固增强硐室的抗压强度，提高了硐室施工经济效益。应用二次加强支护技术加固硐室围岩，能及时地改变围岩的松散结构，防止围岩松动的扩散，提高了岩体的整体强度，保证施工安全可靠性，从而确保施工质量。2.5原岩体在地壳各种力的作用下处于三向受平衡状态，当开掘巷道时破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内部的应力重新分布，重新分布后的应力超过岩体的极限强度时，使开掘后的巷道产生变形和破坏，并向已掘巷道移动，直到再次形成新的应力平衡状态。岩体受力后产生变形和破坏的过程分为四个阶段，从压密阶段弹性阶段塑性阶段破坏阶段；进行巷道支护的基本目的就是缓解围岩的移动和破坏，使巷道断面不至于过度缩

4、小，并防止已破坏围岩的冒落。因此要充分发挥主动支护的作用和围岩的自承能力，从而达到支护要求。2.6对深部开掘的巷道分先后两次支护：一次支护采用及时的让压支护，限制和减少围岩变形，在围岩已产生一定的变形和能量得到一定的释放后和一次支护不留空隙，再进行二次强化支护，进一步促进围岩的稳定和安全性，达到联合支护的效果。3支护参数选择3.1锚杆采用？准202400mm高强预应力锚杆，每孔装2卷K2350树脂药卷（树脂药卷长0.5m）。托盘规格均为1501508mm的钢板压制，间排距为800800mm，锚杆的预紧力不小于40KN，锚固力不小于80KN，安装扭矩不低于260Nm。3.2锚索采用17.8630

5、0mm钢绞线，间排距为16001600mm，由巷中向两边均匀布置，每孔装4卷树脂药卷，托盘规格为20020010mm，锚索的预紧力不小于100KN，锚固力不小于260KN。3.3金属X顶帮铺设？准6mm冷拔钢筋焊接成的金属X，规格为10001400mm，X格为100100mm。X片搭接压茬不小于100mm，用12#铁丝双股绑扎联X，采用三角联X法联X，联X间距不大于200mm。3.4喷射混凝土喷射强度为C20，配合比为水：水泥：砂子：石子=0.44：1：2.12：1.72，J85型速凝剂的掺量为4%，喷厚为150mm。4施工工艺巷道施工采用正台阶式施工方法分层掘进，由外向里施工拱基线以上部分，

6、及时锚X索喷支护，循环进尺为1200mm，上分层超前下分层6000mm，而后从外向里掘拱基线以下部分，两帮及时进行锚X索喷支护。其工艺流程如下：4.1施工准备、安全质量检查→打上部眼→检查瓦斯、加强支护→装药检查瓦斯→爆破通风检查瓦斯→敲帮问顶→初喷→耙装出矸→锚X索支护→复喷。4.2施工准备、安全质量检查→打下部眼装药爆破→敲帮问顶→耙装出矸→锚X支护→初喷→初凝后复喷至设计厚度。为了确保巷道成型，减少爆轰波对围岩的破坏，打眼前画好轮廓线，点眼

7、定好眼位，确保炮眼的眼距、深度、角度符合设计要求。周边眼距定为300mm，掏槽眼距为1200m，周边眼全部预留光爆层，周边眼的装药量应视预留光爆层厚度而定，以保证眼痕率在80%以上。5支护工艺5.1一次支护使用光面爆破对硐室开挖后，首先对围岩进行敲帮问顶，立即进行初喷，初喷厚度30-50mm，将围岩与空气及水隔绝。等待40分钟，喷层凝固确认安全情况下及时进行打锚杆、挂X、锚索支护，要求锚杆锚固力不