软岩反底拱优化加固技术及应用——以上海庙矿区为例

作     者：李磊 文志杰 LI Lei;WEN Zhijie

作者机构：煤炭科学研究总院开采分院北京100013 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛266590 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51974174) 天地科技股份有限公司科技创新基金资助项目(2018-TD-MS025) 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2021年第46卷第4期

页      码：1242-1252页

摘      要：在西部软岩矿区,巷道底臌是一种常见的巷道破坏形式,由底臌所引起的围岩变形已成为阻碍矿井高效生产的主要难题,也是目前西部矿区亟待解决的关键问题。目前广泛使用的底臌控制方案为浇筑混凝土材料配合反底拱与锚杆支护技术联合控制巷道底臌。然而,分析现场破坏结果,浇筑反底拱的普通C20混凝土材料存在强度低、密实度差等明显缺陷,并不能有效控制底臌,巷道现场底角与两帮呈现大面积破坏。据此提出一种优化浇筑材料方案,提高其初凝时间和强度。优化混凝土浇筑材料治理方案是将生石灰按照不同配制比例掺入混凝土浆液中,制备试件;在不同龄期下测试不同生石灰掺入量的试件强度,进而选出最优配比方案;利用扫描电镜对浇筑材料的结构进行观察分析,确定优化后的浇筑材料满足反底拱结构中浇筑材料的性能要求。结果表明:在养护龄期内,材料最大单轴抗压强度为30.15 MPa,是普通C20混凝土材料强度的1.39倍,抗拉强度为1.75 MPa,是未掺入生石灰试件强度的1.41倍。利用扫描电镜观测分析,在生石灰掺量为10%时,试件结构致密,浆体中的Ca(OH)_(2),AFt和孔隙数量明显减少,浇筑材料的力学性能有效提高。工程实践表明,采用优化后的浇筑材料进行反底拱设计,在50 d监测期内,最大底臌量仅为101 mm,巷道底臌量减少为原支护方案的34%,底臌控制效果明显。

主 题 词：软弱岩层 底臌 反底拱 生石灰 混凝土 

学科分类：081901[081901] 0808[工学-自动化类] 0819[工学-海洋工程类] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 0820[工学-航空航天类] 0817[工学-轻工类] 0818[工学-交通运输类] 0807[工学-电子信息类] 0815[工学-矿业类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0813[工学-化工与制药类] 0802[工学-机械学] 0703[理学-化学类] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13225/j.cnki.jccs.2020.0640

馆 藏 号：203103393...