CN104818720A - 一种煤矿深部绞车房加固基坑以及软弱绞车基坑加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿深部绞车房加固基坑，钢筋网通过设置在基坑坑壁的多组水平锚杆固定，各组水平锚杆位于不同的水平面，还包括倾斜设置的侧壁锚索，基坑的底部坑壁还倾斜设置有底角注浆花管，基坑的底部还设置有坑底锚固部。还公开了一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，开挖基坑，安装多组水平锚杆，挂钢筋网；安装锚梁和底板锚索；设置底角注浆花管；浇筑第一混凝土层，成形后对底角注浆花管进行注浆；浇筑第二混凝土层；安装硐室的底角地梁。本发明改善围岩的整体性与承载体的空间结构性；浇筑基础与绞车基础形成一体，显著提高结构整体承载性能；底角地梁敷设简单、占用空间小，可改善断面结构的承载状态。

Description

一种煤矿深部绞车房加固基坑以及软弱绞车基坑加固方法

技术领域

本发明涉及煤矿硐室支护加固领域，更具体涉及一种煤矿深部绞车房加固基坑，还涉及一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，适用于煤矿绞车房软弱绞车基坑的加固。

背景技术

底臌是煤矿巷道和硐室中经常发生的矿压现象, 严重影响安全生产。现场调查表明，底臌造成的巷道维修量约占维修总量的50％。目前，我国煤矿开采深度正以每年8～12 m 的速度增加，预计在未来20 年内我国很多煤矿将进入1000～1500m 的深部。随着煤矿采深的增加，地应力增高、围岩破碎软弱等不利地质条件明显增多，由此引发的底臌难题日益突出，绞车房硐室的底板治理问题尤为严重，经常发生绞车基础底板开裂、严重底臌等问题，造成绞车倾斜、停用，底板破坏会同时影响硐室顶板的安全稳定，修复十分困难，不但影响安全生产，也大大增加了运营成本。煤矿深部软弱条件下的绞车房硐室底板治理是目前一大技术难题。

为解决煤矿深部绞车房软弱绞车基坑稳定性差、底臌严重等问题，本发明开发了一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，能显著提高底板强度，保障绞车基础安全稳定，避免多次修复而影响生产，在节省大量人力、物力、财力情况下，达到较好的加固控制效果。申请者已对本方法已进行了现场试验，支护效果非常理想，经济效益显著。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种煤矿深部绞车房加固基坑，还提供一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，解决了深井巷道软弱底板强度低、底臌等问题，从而保障了绞车基础的安全稳定，避免绞车房硐室的返修工作，节省了大量的人力、物力、财力。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种煤矿深部绞车房加固基坑，包括基坑和设置在基坑上方的硐室，还包括在设置在基坑坑壁的钢筋网，钢筋网通过设置在基坑坑壁的多组水平锚杆固定，各组水平锚杆位于不同的水平面，基坑坑壁还设置有与水平面呈预定夹角的侧壁锚索，基坑的底部坑壁还设置有与水平面呈预定夹角的底角注浆花管，基坑的底部还设置有坑底锚固部。

如上所述的坑底锚固部包括设置在基坑坑底并且两端设置有锚梁孔的锚梁，底板锚索穿过锚梁孔设置在基坑坑底，锚梁与底板锚索之间通过第一锁具锁紧，基坑坑底从下至上依次浇筑有第一浇筑层和第二浇筑层，锚梁和第一锁具埋设在第一浇筑层，第一浇筑层与底板锚索上端通过第二锁具锁紧，底角注浆花管上端露出第一浇筑层，第二浇筑层内预留绞车安装空间。

如上所述的底角注浆花管与水平面的预定夹角为40～50度，底角注浆花管包括止浆段和出浆段。

如上所述的硐室的两侧底角设置有底角地梁钢筋笼。

一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，包括以下步骤：

步骤1、开挖基坑，安装多组水平锚杆，各组水平锚杆位于不同的水平面，挂钢筋网，在基坑的侧壁底部的同一水平面施工一组侧壁锚索，侧壁锚索与水平面呈预定夹角；

步骤2、将锚梁紧贴基坑底部岩面，锚梁上设置有锚梁孔，锚梁为点阵布置，底板锚索为中空注浆锚索，底板锚索穿过锚梁孔固定在基坑的底部，底板锚索为长短交替布置，并通过第一锁具固定在锚梁上；

步骤3、基坑侧部的底部还设置有一圈底角注浆花管，底角注浆花管与水平面呈预定夹角，底角注浆花管包括止浆段和出浆段，止浆段部分埋在基坑侧壁内并封孔，止浆段按照预定间隔布置一对出浆孔；

步骤4、在基坑内自底部浇筑有第一混凝土层，浇筑后底角注浆花管外露，底板锚索顶部外露，形成预定强度后，底板锚索顶端安装有第二锁具，通过底板锚索与底角注浆花管进行注浆；

步骤5、利用挡板在基坑内预留绞车预埋部分的安装空间，浇筑挡板与基坑之间的部分直至预定标高形成第二混凝土层，即绞车基础；

步骤6、在硐室两侧底角敷设安装底角地梁钢筋笼并进行浇筑形成底角地梁。本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）通过底板组合锚索、底角注浆花管进行注浆可显著增强底板破碎岩体，长短交错布置的全长锚固底部锚索可显著改善围岩的整体性与承载体的空间结构性；

（2）底角注浆花管可显著增强岩体抗剪切破坏的能力，通过浇筑基础与绞车基础形成一体，显著提高结构整体承载性能；

（3）底角地梁敷设简单、占用空间小，可改善断面结构的承载状态。分步联合控制基础受力薄弱区，基础整体性与底板抗破坏能力都得到显著提高。本方法已进行现场试验，支护效果非常理想。

附图说明

图1为一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法的布置主视图。

图2为一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法的布置俯视图。

图3为锚梁加工图。

图4为底角注浆花管加工图。

图5为底角地梁钢筋笼加工图。

图6和图7为采用实施例2的技术方案之前的淮南矿区顾北煤矿某绞车房底板破坏情况示意图。其中该矿高应力和底板破碎软弱条件下的绞车房硐室普遍产生不同程度的底臌和底板开裂现象，3个月内最大底臌量超过200毫米，严重影响安全生产。

图8为采用实施例2的技术方案之后的淮南矿区顾北煤矿的绞车基坑的测量示意图。通过钻孔埋设多点位移计，对施工后的基坑底以下约10米范围内的岩体位移进行监测，可见加固3个月内最大底部位移不足10毫米，该绞车房投入使用至今2年多时间内稳定运营，支护效果显著。深部位移是判断岩体稳定性的重要指标，通过钻孔安装多点位移计，沿孔布置多个测点，假定最深部测点静止，所测得其余测点的表观值可换算为相对于最深部测点（静止测点）的相对位移值，即可近似为该测点的绝对位移值。最深部测点的位移表观值即可作为最外端孔口处的绝对位移值，本案例中可近似等效为基坑底处的底臌量。

图中：1-水平锚杆；2-侧壁锚索；3-底角注浆花管；4-底板锚索；5-锚梁；6a.第一锁具；6b-第二锁具；7-绞车基础；8-底角地梁钢筋笼； 9-基坑；10-钢筋网；11-锚索孔；12-出浆孔；13.预留止浆段；14.出浆段；15-纵筋；16-硐室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

实施例1

一种煤矿深部绞车房加固基坑，包括基坑9和设置在基坑9上方的硐室16，还包括在设置在基坑9坑壁的钢筋网10，钢筋网10通过设置在基坑9坑壁的多组水平锚杆1固定，各组水平锚杆1位于不同的水平面，基坑9坑壁还设置有与水平面呈预定夹角的侧壁锚索2，基坑9的底部坑壁还设置有与水平面呈预定夹角的底角注浆花管3，基坑9的底部还设置有坑底锚固部。

坑底锚固部包括设置在基坑9坑底并且两端设置有锚梁孔的锚梁5，底板锚索4穿过锚梁孔设置在基坑9坑底，锚梁5与底板锚索4之间通过第一锁具6a锁紧，基坑9坑底从下至上依次浇筑有第一浇筑层和第二浇筑层，锚梁5和第一锁具6a埋设在第一浇筑层，第一浇筑层与底板锚索4上端通过第二锁具6b锁紧，底角注浆花管3上端露出第一浇筑层，第二浇筑层内预留绞车安装空间。

底角注浆花管3与水平面的预定夹角为40～50度，底角注浆花管3包括止浆段和出浆段。

硐室16的两侧底角设置有底角地梁钢筋笼8。

一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，包括以下步骤：

步骤1、开挖基坑9，安装多组水平锚杆1，各组水平锚杆1位于不同的水平面，挂钢筋网10，在基坑9的侧壁底部的同一水平面施工一组侧壁锚索2，侧壁锚索2与水平面呈预定夹角；

步骤2、将锚梁5紧贴基坑底部岩面，锚梁5上设置有锚梁孔11，锚梁5为点阵布置，底板锚索4为中空注浆锚索，底板锚索4穿过锚梁孔11固定在基坑9的底部，底板锚索4为长短交替布置，并通过第一锁具6a固定在锚梁5上；

步骤3、基坑侧部的底部还设置有一圈底角注浆花管3，底角注浆花管3与水平面呈预定夹角，底角注浆花管3包括止浆段和出浆段，止浆段部分埋在基坑侧壁内并封孔，止浆段按照预定间隔布置一对出浆孔12；

步骤4、在基坑9内自底部浇筑有第一混凝土层，浇筑后底角注浆花管3外露，底板锚索4顶部外露，形成预定强度后，底板锚索4顶端安装有第二锁具6b，通过底板锚索4与底角注浆花管3进行注浆；

步骤5、利用挡板在基坑9内预留绞车预埋部分的安装空间，浇筑挡板与基坑9之间的部分直至预定标高形成第二混凝土层，即绞车基础7；

步骤6、在硐室16两侧底角敷设安装底角地梁钢筋笼8并进行浇筑形成底角地梁。

实施例2

一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，包括以下步骤：

步骤1、开挖基坑9，安装水平锚杆1，水平锚杆1的直径为22mm，长度L为2500mm，挂钢筋网10，挂钢筋网10的直径为6mm，对帮部进行支护，在基坑9顶部0.5m以下的侧壁施作水平锚杆1，间排距1m×1m，在基坑9的侧壁距基坑底1.2～1.5m处同一水平面施工一组侧壁锚索2，侧壁锚索2直径为22mm，长度L为6300mm，侧壁锚索2间距1.5m～2.0m，下扎角度15°～30°；

步骤2、基坑9底部施工底板锚索4与锚梁5形成的组合锚索，锚梁5紧贴基坑底部岩面，锚梁5上设置锚索孔11。锚梁5多排布置，各排锚梁5之间的行距为1.5~2m，相邻排锚梁5之间的间距为0.8~1.5m，锚梁5上设置第一锁具6a。底板锚索4采用中空注浆锚索，底板锚索4直径为22mm，长7.2m和9.2m交替布置，底板锚索4的顶部外露约0.9~1.0m；锚梁5长1.3m，两端布置锚索孔11，底板锚索4穿过锚梁5两端的锚索孔11，通过第一锁具6a将底板锚索4固定在锚梁5上。

步骤3、基坑壁距基坑底350~400mm处施作一圈底角注浆花管3，底角注浆花管3与水平线夹角45°，底角注浆花管3外露0.4~0.6 m。止浆段部分埋在孔内部并封孔，以防止注浆时漏浆，底角注浆花管3由外径48mm壁厚3mm的脚手架花管制成，底角注浆花管3长5.0~7.0m，底角注浆花管3外端设置预留止浆段13，预留止浆段13长2~3m，其余部分为出浆段14，每隔0.3~0.4m布置一对出浆孔12，直径8mm，十字开孔形式。

步骤4、在基坑9内自底板浇筑厚0.6~0.7m的 C30混凝土，浇筑后使底角注浆花管3外露约3~5cm，底板锚索4顶部外露约20cm。形成强度后，底板锚索4顶端安装第二锁具6b，通过底板锚索4与底角注浆花管3进行注浆，设定注浆压力3~5MPa。

步骤5、利用挡板在基坑9内预留绞车预埋部分的安装空间，继续通过C30混凝土浇筑挡板与基坑9之间的部分直至设计标高形成绞车基础7。

步骤6、在硐室的两侧底角敷设安装底角地梁钢筋笼8并浇筑C30混凝土形成底角地梁。底角地梁钢筋笼横断面为等腰直角三角形，直角边长0.4~0.5m，纵筋箍筋均采用直径φ16mm钢筋，箍筋排距300mm~400mm。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种煤矿深部绞车房加固基坑，包括基坑（9）和设置在基坑（9）上方的硐室（16），其特征在于，还包括在设置在基坑（9）坑壁的钢筋网（10），钢筋网（10）通过设置在基坑（9）坑壁的多组水平锚杆（1）固定，各组水平锚杆（1）位于不同的水平面，基坑（9）坑壁还设置有与水平面呈预定夹角的侧壁锚索（2），基坑（9）的底部坑壁还设置有与水平面呈预定夹角的底角注浆花管（3），基坑（9）的底部还设置有坑底锚固部。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿深部绞车房加固基坑，其特征在于，所述的坑底锚固部包括设置在基坑（9）坑底并且两端设置有锚梁孔的锚梁（5），底板锚索（4）穿过锚梁孔设置在基坑（9）坑底，锚梁（5）与底板锚索（4）之间通过第一锁具（6a）锁紧，基坑（9）坑底从下至上依次浇筑有第一浇筑层和第二浇筑层，锚梁（5）和第一锁具（6a）埋设在第一浇筑层，第一浇筑层与底板锚索（4）上端通过第二锁具（6b）锁紧，底角注浆花管（3）上端露出第一浇筑层，第二浇筑层内预留绞车安装空间。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿深部绞车房加固基坑，其特征在于，所述的底角注浆花管（3）与水平面的预定夹角为40～50度，底角注浆花管（3）包括止浆段和出浆段。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿深部绞车房加固基坑，其特征在于，所述的硐室（16）的两侧底角设置有底角地梁钢筋笼（8）。

5.一种煤矿深部绞车房软弱绞车基坑的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、开挖基坑（9），安装多组水平锚杆（1），各组水平锚杆（1）位于不同的水平面，挂钢筋网（10），在基坑（9）的侧壁底部的同一水平面施工一组侧壁锚索（2），侧壁锚索（2）与水平面呈预定夹角；

步骤2、将锚梁（5）紧贴基坑底部岩面，锚梁（5）上设置有锚梁孔（11），锚梁（5）为点阵布置，底板锚索（4）为中空注浆锚索，底板锚索（4）穿过锚梁孔（11）固定在基坑（9）的底部，底板锚索（4）为长短交替布置，并通过第一锁具（6a）固定在锚梁（5）上；

步骤3、基坑侧部的底部还设置有一圈底角注浆花管（3），底角注浆花管（3）与水平面呈预定夹角，底角注浆花管（3）包括止浆段和出浆段，止浆段部分埋在基坑侧壁内并封孔，止浆段按照预定间隔布置一对出浆孔（12）；

步骤4、在基坑（9）内自底部浇筑有第一混凝土层，浇筑后底角注浆花管（3）外露，底板锚索（4）顶部外露，形成预定强度后，底板锚索（4）顶端安装有第二锁具（6b），通过底板锚索（4）与底角注浆花管（3）进行注浆；

步骤5、利用挡板在基坑（9）内预留绞车预埋部分的安装空间，浇筑挡板与基坑（9）之间的部分直至预定标高形成第二混凝土层，即绞车基础（7）；

步骤6、在硐室（16）两侧底角敷设安装底角地梁钢筋笼（8）并进行浇筑形成底角地梁。