Research of optimal floor heave control technology and its engineering application in soft rock roadway
LI Lei,WEN Zhijie
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。
soft stratum;floor heave;inverted-arch;quicklime;concrete
1 底臌巷道的基本特征
1.1 巷道底臌特征及岩石性质
1.2 巷道底臌主要影响因素
2 浇筑材料配比实验
2.1 试件制备与养护
2.2 实验方案
3 实验结果
3.1 实验结果
3.2 不同龄期下材料力学性能
3.3 浇筑材料最优配比
4 微观结构分析
5 工程实践
5.1 巷道底臌控制优化方案
5.2 巷道底臌变形监测
6 结论
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会