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硐室与溜井稳定性控制
2026-01-31  出处:煤客网  煤客新闻网  煤矿网  来源:网络   



在大断面硐室的分步支护过程中,利用监测数据动态调整支护时机和参数是确保支护效果的关键。通过在硐室围岩中布置位移计、应力计等监测仪器,实时监测围岩的变形和应力变化。当监测数据显示围岩变形速率超过预警值时,及时采取加强支护措施,如增加锚杆数量、加大喷射混凝土厚度等;当围岩变形趋于稳定时,适时进行二次支护,避免支护结构被动承载,提高支护结构的有效性和经济性。

3.2 溜井加固工程的关键技术
溜井在矿山生产中起着重要的物料运输作用,然而,由于长期受到矿石的冲击、磨损以及地质条件等因素的影响,溜井容易出现垮塌破坏等问题,严重影响矿山的正常生产。为了解决溜井的稳定性问题,提出了锚杆 + 喷射混凝土 + 钢筋网的联合加固方案。

锚杆在溜井加固中起到锚固围岩的作用。通过在溜井井壁钻孔,将锚杆插入孔中,并注入锚固剂,使锚杆与围岩紧密结合。锚杆的锚固深度需穿透松动圈,一般来说,锚固深度应根据溜井的地质条件和井壁松动圈的厚度来确定,通常为 2 - 3m。锚杆的间距和排距也应合理设计,一般间距为 1 - 1.5m,排距为 1 - 1.5m,以确保锚杆能够有效地约束围岩的变形,提高井壁的稳定性。

喷射混凝土能够封闭井壁,防止围岩风化和进一步破碎。同时,喷射混凝土还能与锚杆和钢筋网共同作用,形成一个坚固的支护结构。喷射混凝土的强度等级不低于 C25,厚度一般为 10 - 15cm。在喷射混凝土施工过程中,要确保喷射质量,保证混凝土与井壁的粘结牢固,无空洞、裂缝等缺陷。

钢筋网能够增强喷射混凝土的抗拉强度,提高支护结构的整体性。钢筋网一般采用直径为 6 - 8mm 的钢筋,网格尺寸为 200 - 250mm。将钢筋网铺设在井壁上,并与锚杆连接牢固,使钢筋网、锚杆和喷射混凝土形成一个协同工作的整体。

为了验证联合加固方案的效果,采用 FLAC3D 软件进行数值模拟分析。通过建立溜井的三维模型,模拟溜井在未加固和加固后的力学状态。模拟结果显示,在未加固的情况下,溜井在矿石的冲击作用下,井壁出现了较大的塑性区,应力集中现象明显;而在采用锚杆 + 喷射混凝土 + 钢筋网联合加固后,塑性区范围显著减小,应力集中得到有效缓解。例如,在某溜井的模拟中,未加固时塑性区范围达到井壁周边 5 - 8m,加固后塑性区范围减小至 2 - 3m,应力集中区域的最大主应力降低了 30% - 40%,这表明联合加固方案能够有效地抑制塑性区扩展,降低应力集中,提高溜井的稳定性。

在溜井加固工程中,明确关键加固部位的参数设计至关重要。井口和井底是溜井受力较为复杂的部位,也是容易出现破坏的区域。在井口部位,由于矿石的下落冲击和集中荷载作用,需要加强支护。锚杆的长度可适当增加至 3 - 4m,间距和排距减小至 0.8 - 1.0m,喷射混凝土厚度增加至 15 - 20cm。井底部位则由于矿石的堆积和压力作用,也需要采取相应的加固措施。锚杆长度一般为 2.5 - 3.5m,间距和排距为 1 - 1.2m,喷射混凝土厚度为 12 - 15cm。对于已经出现垮塌的区域,应先对垮塌部位进行清理,然后采用加密锚杆、增加喷射混凝土厚度和加强钢筋网等措施进行重点加固,确保溜井的安全运行。

3.3 稳定性动态监测与反馈调整
稳定性动态监测与反馈调整是保障硐室及溜井长期稳定性的重要手段,通过建立完善的监测体系和反馈调整机制,能够及时发现工程中的安全隐患,采取有效的措施进行处理,确保工程的安全稳定运行。

在硐室监测中,围岩位移是一个重要的监测指标。通过在硐室周边布置位移计,实时监测围岩的收敛变形情况。一般来说,在硐室的拱顶、拱底和两侧边墙等关键部位布置位移计。当围岩位移速率超过预警值时,如位移速率达到 1 - 2mm/d,就需要引起高度重视,及时分析原因并采取相应的措施。塑性区范围也是硐室监测的关键指标之一。通过数值模拟和现场探测等方法,确定硐室围岩的塑性区范围。如果塑性区范围不断扩大,超过设计允许值,表明硐室围岩的稳定性受到威胁,需要采取加固措施,如补打锚杆、注浆加固等。

在溜井监测方面,井壁收敛变形是重要监测内容。利用全站仪、收敛计等设备,定期测量溜井井壁的收敛情况。当井壁收敛变形超过预警值时,如井壁收敛变形达到 50 - 80mm,说明溜井井壁的稳定性出现问题,可能存在垮塌风险。应力变化也是溜井监测的重点,通过在井壁内埋设应力传感器,监测井壁在矿石冲击和地压作用下的应力变化情况。如果应力超过井壁材料的强度极限,就会导致井壁破坏,因此,当应力监测数据出现异常时,需要及时采取措施进行处理。

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