【摘要】：煤礦井筒落地層位不當(dāng),巖性異化非均勻變形,造成圍巖變形破壞嚴(yán)重,以山西潞安漳村煤礦邕子風(fēng)井馬頭門(mén)為例,在地質(zhì)力學(xué)參數(shù)測(cè)試的基礎(chǔ)上,對(duì)井筒不同落地層位及支護(hù)情況下,馬頭門(mén)圍巖變形及塑性區(qū)分布情況進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,得出了井筒落地層位選擇及支護(hù)強(qiáng)度是影響馬頭門(mén)變形失穩(wěn)的主要因素。采用水泥注漿配合注漿錨索支護(hù)的方法,對(duì)馬頭門(mén)及井筒區(qū)域進(jìn)行綜合加固。結(jié)果表明:注漿后圍巖結(jié)構(gòu)完整,巷道的變形量?jī)H為10mm左右,注漿錨索受力穩(wěn)定,加固效果明顯。
【圖文】：

馬頭門(mén)設(shè)計(jì)斷面為直墻半圓拱形，凈寬6.3m，凈高6.5m，支護(hù)形式為錨網(wǎng)索噴加現(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)。錨桿強(qiáng)度335MPa，直徑22mm，長(zhǎng)度2.4m，間距800mm×800mm;錨索直徑18.9mm，長(zhǎng)度8.3m，間距1600mm×1600mm;噴射混凝土強(qiáng)度C25，厚度50mm�；炷烈r砌:拱部、墻部為C30鋼筋混凝土，厚度450mm;底板為鋼筋混凝土平板，厚度300mm，螺紋鋼筋直徑18mm。進(jìn)風(fēng)立井馬頭門(mén)井筒落地層位柱狀圖如圖1所示。圖1井筒落地層位柱狀井檢孔與進(jìn)風(fēng)立井井筒距離約25m，通過(guò)井檢孔探測(cè)，井筒實(shí)際揭露3號(hào)煤層底板標(biāo)高為+502.50m，煤層厚度5.3m，而井檢孔揭露3號(hào)煤層底板標(biāo)高為+506.05m，煤層厚度5.93m，井筒實(shí)際施工揭露3號(hào)煤層層位情況與井檢孔柱狀圖煤層層位出現(xiàn)明顯差別，馬頭門(mén)位于3號(hào)煤層及其頂部砂質(zhì)泥巖中。2馬頭門(mén)區(qū)域地應(yīng)力及圍巖結(jié)構(gòu)調(diào)查2.1馬頭門(mén)區(qū)域地應(yīng)力分布及圍巖強(qiáng)度影響采用小孔徑水壓致裂耦合測(cè)試對(duì)馬頭門(mén)區(qū)域進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試，共布置2個(gè)測(cè)試點(diǎn)。通過(guò)測(cè)試，第1測(cè)點(diǎn)最大水平主應(yīng)力為11.46MPa，最小水平主應(yīng)力為7.11MPa，垂直應(yīng)力為10.66MPa;第2測(cè)點(diǎn)最大水平主應(yīng)力為11.61MPa，最小水平主應(yīng)力為6.57MPa，，垂直應(yīng)力為10.56MPa;地應(yīng)力場(chǎng)在量值上屬于中等應(yīng)力區(qū)。兩個(gè)測(cè)點(diǎn)最大水平主應(yīng)力方向分別為N45.5°E，N51.9°E。兩個(gè)測(cè)點(diǎn)中最大水平主應(yīng)力大于垂直主應(yīng)力，應(yīng)力場(chǎng)類型為σH＞σV＞σh型應(yīng)力常該區(qū)域巷道頂板泥巖強(qiáng)度平均值為53.28MPa。中粒砂巖強(qiáng)度平均值為97.43MPa，3號(hào)煤平均強(qiáng)度為13.78MPa。2.2馬頭門(mén)破壞圍巖結(jié)構(gòu)窺視為了準(zhǔn)確了解馬頭門(mén)的圍巖變形情況，對(duì)馬頭門(mén)、井筒與井底水窩連接段及相關(guān)硐室圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了窺視，頂板窺視孔深12m，幫部窺視孔深10m。窺視結(jié)果顯示，馬頭門(mén)區(qū)域頂板相對(duì)完整，部分位置細(xì)小裂

畬?水平主應(yīng)力大于垂直主應(yīng)力，應(yīng)力場(chǎng)類型為σH＞σV＞σh型應(yīng)力常該區(qū)域巷道頂板泥巖強(qiáng)度平均值為53.28MPa。中粒砂巖強(qiáng)度平均值為97.43MPa，3號(hào)煤平均強(qiáng)度為13.78MPa。2.2馬頭門(mén)破壞圍巖結(jié)構(gòu)窺視為了準(zhǔn)確了解馬頭門(mén)的圍巖變形情況，對(duì)馬頭門(mén)、井筒與井底水窩連接段及相關(guān)硐室圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了窺視，頂板窺視孔深12m，幫部窺視孔深10m。窺視結(jié)果顯示，馬頭門(mén)區(qū)域頂板相對(duì)完整，部分位置細(xì)小裂隙發(fā)育，兩幫1.2m以下為煤層，裂隙發(fā)育，煤層破碎，鉆孔過(guò)程中多出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。馬頭門(mén)不同位置圍巖結(jié)構(gòu)窺視如圖2所示。圖2馬頭門(mén)不同位置圍巖結(jié)構(gòu)窺視2.3馬頭門(mén)及井筒圍巖變形破壞數(shù)值分析根據(jù)井筒的不同落地層位建立數(shù)值模擬模型，模型共有143270單元、24381節(jié)點(diǎn)，分別模擬了馬頭門(mén)位于3號(hào)煤底板及3號(hào)煤層中等不同層位馬頭門(mén)圍巖破壞情況。支護(hù)方式為錨網(wǎng)索噴+雙層鋼筋混凝土砌碹支護(hù)，噴射混凝土標(biāo)號(hào)為C25，厚度100mm，砌碹雙層鋼筋混凝土標(biāo)號(hào)C40，厚度500mm。錨桿為鐖20mm×2400mm高強(qiáng)螺紋鋼錨桿，間排距800mm×800mm，錨固力不小于70kN;網(wǎng)片鐖6mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格100mm×100mm;錨索鐖17.8mm×7300mm鋼絞線，間排距1600mm×1600mm，錨固力不小于130kN。錨索用2000mm×100mm×10mm扁鋼帶連接成一個(gè)整體。馬頭門(mén)及井筒不同落地層位圍巖最大位移云圖如圖3所示，圍巖塑性區(qū)分布如圖4所示。通過(guò)數(shù)值模擬可以得出:當(dāng)馬頭門(mén)位于3號(hào)煤層中時(shí)，馬頭門(mén)與井筒連接部分變形量最大，塑性區(qū)范圍也最大，但井筒上部變形較小，塑性區(qū)范圍也較小，馬頭門(mén)兩幫移近量大于頂?shù)装逡平浚苄詤^(qū)主要分布在兩幫及拱肩位置，與現(xiàn)場(chǎng)情況基本一致。59李文洲:井筒落地馬頭門(mén)圍巖異化破壞機(jī)理分析及注漿綜合加固2017年第6期

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