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摘要：本文对矿井水仓的主要技术参数及支护方式了简介，针对该水仓在施工过程中发生变形地鼓，浇筑巷道裂隙掉块的情况，从技术角度对各种支护方式的作用原理进行介绍，根据现有的施工状况，结合现场实际选择了最佳支护方式，应用该支护方式后变形小、承载能力大、维修费用少、生产效率高等特点，该支护方式经过半年的实际应用后，支护效果满足使用要求。
关键词 ：水仓；支护技术；应用
分类号】：TD350
一.问题
矿井预计正常涌水量1021立方米/小时，最大涌水量1488立方米/小时，在-250m水平井底车场建立有主排水泵房及水仓，安装5台MD580-60×9型多级离心泵，配套电机功率1250千瓦，敷设4趟直径377×14毫米无缝钢管作为排水管路。正常涌水期两泵两管运行，最大涌水期三泵三管运行。水仓长度998米，容积10878 立方米，设计断面净高：3000mm，拱上：1700mm，拱下：1300mm，净宽：3400mm，S掘：11.09m2，S凈：9m2，支护方式采用混凝土浇筑支护，壁厚250mm。
在实际施工-250水平单轨巷、泵房时揭露一条逆断层，结合三维地震勘探资料初步分析，在-250水平水仓工程范围内出现一条断层，该断层为逆断层，走向不少于1100m，倾角40°落差0-25m。在施工水仓过程中，在接近断层过断时，巷道岩性相对破碎，局部为大紫泥岩，施工过后的巷道受大紫泥岩澎胀及构造带压力影响，很快发生变形地鼓，浇筑巷道裂隙掉块等情况，原先设计的支护方案已不能适应现场要求，迫切需要从技术角度重新确定水仓支护方式。
二、 各种支护方式作用原理
1.锚网喷支护作用原理
（1）锚杆的作用，通过锚杆的悬吊可以使伪顶、直接顶、活石、表层易京戏形破碎的岩体悬吊于老顶或稳定完整的岩体上；锚杆与岩体结合成整体，起到组合梁作用，加强岩体强度和抵抗力，同时也起到减跨作用，弯曲应力和挠度都大大减小；在拱形巷道中，锚杆与顶板围岩共同作用，起到组合拱作用，形成拱形压缩带，各截面内弯矩和剪力大为减小，大大提高了承载能力。
（2）喷射混凝土的作用，可以密贴岩壁整体补强，可以防护杆间活石坠滑，可以射入裂缝增强粘结，可以及时封闭岩石防止风化，可以填补凹处减轻应力集中，可以将岩面应力状态由双向变为三向应力状态，达到有效支护围岩的目的。
（3）金属网的作用，可以在不良的地质条件下加强喷层的整体性，不使过厚，可以避免喷层收缩开裂，可以均匀分布喷层内力，可以增强支护抗力和抗震力。
2.U型钢可缩性支架支护作用原理
U型钢可缩性支架支护是一种柔性支护，柔性支护是在不丧失支架整体承载力的前担下，对于超过一定限度的围岩变形位移，支架整体 或某些构件依靠其产生刚体位移或较大塑性变形，而对围岩变形进行退让，以减轻、缓和及匀布围岩对支架的作用力，从而可用较小的构件截面，取得良好支护效果。
柔性支护的可缩性不是无限的，当预定的可缩量发挥完毕时，支护转为刚性的，对围岩的继续变形破碎可起强行阻挡作用。
3.U型钢拱形摩擦式可缩性支架技术规格及承载能力
4. 混凝土砌碹支护作用原理
混凝土砌碹支护属于刚性支护，靠本身的整体性和强度承载外围岩的压力，在地压作用下，构件只产生弹性变形或一定程度的塑性变形，而没有刚体位移。
三、方案选择
1、采用混凝土砌碹支护
根据围岩情况，f=4-6，高应力，节理化，强膨胀，采用强力刚性支护，混凝土砌碹厚度大于400mm。
2、采用锚喷网支护
锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，规格为900×3300mm，喷厚150mm。
3、采用U型钢可缩性支架支护
根据工程实际，可采用25U型钢支架，间距700mm。
4、采用锚喷网与混凝土砌碹联合支护
锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，规格为900×3300mm，喷厚80mm，锚喷网作为临时支护，混凝土砌碹作为永久支护，厚度300mm。
5、采用锚喷网与U型钢可缩性支架联合支护
锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，规格为900×3300mm，喷厚50mm，作为临时支护，永久支护采用25U型钢可缩性支架，间距700mm，再喷150mm厚混凝土。
以上方案中前三种都不能满足工程需要，在工程施工完一段时间后，巷道将产生较大变形，严重影响使用，有的还会产生大面积破坏，维修费用较高。
第4种方案属于刚性支护，如果围岩压力较大时，混凝土厚度会很大，经济性较差，在选择混凝土厚度为250mm时，施工完20天后，混凝土开始出现裂缝变形、掉块，巷道局部产生破坏。
第5种方案采用的是柔性支护，锚喷网临时支护可以伸入岩体中，固结于岩体表面，组成一个整体，积极主动加固围岩，充分利用岩体固有强度，前期对围岩进行了封闭，这样就大大减少了岩体京戏形及破碎。由于岩体的高应力和强膨胀性，在锚网喷施工完后，围岩还是会发生一定的变形，以释放压力，过了压力释放期，再施工U型钢支架和喷射混凝土，再次对岩体进行支护，这时如果岩体再次来压，由于U型钢的可缩性，还可产生一定变形，释放一定的压力，然后变为刚性支护，这时支承力达到最大，可有效保持巷道断面形状，满足使用要求。
根据以上方案比较，选择第5 种方案作为水仓的支护形式。
四、施工方法及安全措施
1、施工方法
水仓巷道采用二次支护，第一次支护采用锚网喷临时支护，掘进巷道成型后立即进行，锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，锚杆每孔2支锚固剂，喷射混凝土厚度为50mm，混凝土中掺3%的速凝剂。
第二次支护在第一次锚网喷支护完成后及时进行，架设三组合的25U型钢支架，棚距700mm，棚腿棚梁间用两道U25卡兰联接，梁腿搭接长度400mm，支架间用金属拉杆连接，柱窝深度为250mm。U型钢支架施工完20天后进行喷射混凝土，厚度150mm，这时压力基本趋于稳定，巷道变形停止。
2、安全措施
⑴施工锚杆要先外后里，先顶后帮，打一根注一根，随打随锚。
⑵锚杆尾端的托板要紧帖岩面，拧紧螺帽，不得松动。
⑶喷射混凝土前要对巷道帮顶进行检查，先找掉活矸，水冲巷壁，粉尘冲刷干净，再挂线喷浆。
⑷混凝土严格按照配合比进行拌料，搅拌要均匀。喷后及时洒水养护。
⑸U型支架要由外向里逐棚架设。欠挖部分必须刷掉，保证巷道轮廓尺寸。
⑹U型支架与岩壁之间要背紧背牢，支架之间用金属拉杆连接，螺丝上紧拧牢。
⑺复喷混凝土必须保证履盖U型支架，内部密实，表面平整。
五、应用效果
1、锚喷支护完成后，观测发现巷道最大变形110mm.
2、U型钢支护完成后巷道变形最大40mm.
3、对U型钢复喷20天后观测，巷道变形最大10mm，且变形趋于稳定，满足支护要求。
5月1日后该矿内外水仓开始蓄水，蓄水后对水仓巷道进行了连续监测，未发现有变形和掉碴现象。至此，锚网喷与U型钢可缩支架联合支护在水仓工程中的应用取得成功，此项研究也为软岩支护技术做出了新的贡献。
关键词 ：水仓；支护技术；应用
分类号】：TD350
一.问题
矿井预计正常涌水量1021立方米/小时，最大涌水量1488立方米/小时，在-250m水平井底车场建立有主排水泵房及水仓，安装5台MD580-60×9型多级离心泵，配套电机功率1250千瓦，敷设4趟直径377×14毫米无缝钢管作为排水管路。正常涌水期两泵两管运行，最大涌水期三泵三管运行。水仓长度998米，容积10878 立方米，设计断面净高：3000mm，拱上：1700mm，拱下：1300mm，净宽：3400mm，S掘：11.09m2，S凈：9m2，支护方式采用混凝土浇筑支护，壁厚250mm。
在实际施工-250水平单轨巷、泵房时揭露一条逆断层，结合三维地震勘探资料初步分析，在-250水平水仓工程范围内出现一条断层，该断层为逆断层，走向不少于1100m，倾角40°落差0-25m。在施工水仓过程中，在接近断层过断时，巷道岩性相对破碎，局部为大紫泥岩，施工过后的巷道受大紫泥岩澎胀及构造带压力影响，很快发生变形地鼓，浇筑巷道裂隙掉块等情况，原先设计的支护方案已不能适应现场要求，迫切需要从技术角度重新确定水仓支护方式。
二、 各种支护方式作用原理
1.锚网喷支护作用原理
（1）锚杆的作用，通过锚杆的悬吊可以使伪顶、直接顶、活石、表层易京戏形破碎的岩体悬吊于老顶或稳定完整的岩体上；锚杆与岩体结合成整体，起到组合梁作用，加强岩体强度和抵抗力，同时也起到减跨作用，弯曲应力和挠度都大大减小；在拱形巷道中，锚杆与顶板围岩共同作用，起到组合拱作用，形成拱形压缩带，各截面内弯矩和剪力大为减小，大大提高了承载能力。
（2）喷射混凝土的作用，可以密贴岩壁整体补强，可以防护杆间活石坠滑，可以射入裂缝增强粘结，可以及时封闭岩石防止风化，可以填补凹处减轻应力集中，可以将岩面应力状态由双向变为三向应力状态，达到有效支护围岩的目的。
（3）金属网的作用，可以在不良的地质条件下加强喷层的整体性，不使过厚，可以避免喷层收缩开裂，可以均匀分布喷层内力，可以增强支护抗力和抗震力。
2.U型钢可缩性支架支护作用原理
U型钢可缩性支架支护是一种柔性支护，柔性支护是在不丧失支架整体承载力的前担下，对于超过一定限度的围岩变形位移，支架整体 或某些构件依靠其产生刚体位移或较大塑性变形，而对围岩变形进行退让，以减轻、缓和及匀布围岩对支架的作用力，从而可用较小的构件截面，取得良好支护效果。
柔性支护的可缩性不是无限的，当预定的可缩量发挥完毕时，支护转为刚性的，对围岩的继续变形破碎可起强行阻挡作用。
3.U型钢拱形摩擦式可缩性支架技术规格及承载能力
4. 混凝土砌碹支护作用原理
混凝土砌碹支护属于刚性支护，靠本身的整体性和强度承载外围岩的压力，在地压作用下，构件只产生弹性变形或一定程度的塑性变形，而没有刚体位移。
三、方案选择
1、采用混凝土砌碹支护
根据围岩情况，f=4-6，高应力，节理化，强膨胀，采用强力刚性支护，混凝土砌碹厚度大于400mm。
2、采用锚喷网支护
锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，规格为900×3300mm，喷厚150mm。
3、采用U型钢可缩性支架支护
根据工程实际，可采用25U型钢支架，间距700mm。
4、采用锚喷网与混凝土砌碹联合支护
锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，规格为900×3300mm，喷厚80mm，锚喷网作为临时支护，混凝土砌碹作为永久支护，厚度300mm。
5、采用锚喷网与U型钢可缩性支架联合支护
锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，规格为900×3300mm，喷厚50mm，作为临时支护，永久支护采用25U型钢可缩性支架，间距700mm，再喷150mm厚混凝土。
以上方案中前三种都不能满足工程需要，在工程施工完一段时间后，巷道将产生较大变形，严重影响使用，有的还会产生大面积破坏，维修费用较高。
第4种方案属于刚性支护，如果围岩压力较大时，混凝土厚度会很大，经济性较差，在选择混凝土厚度为250mm时，施工完20天后，混凝土开始出现裂缝变形、掉块，巷道局部产生破坏。
第5种方案采用的是柔性支护，锚喷网临时支护可以伸入岩体中，固结于岩体表面，组成一个整体，积极主动加固围岩，充分利用岩体固有强度，前期对围岩进行了封闭，这样就大大减少了岩体京戏形及破碎。由于岩体的高应力和强膨胀性，在锚网喷施工完后，围岩还是会发生一定的变形，以释放压力，过了压力释放期，再施工U型钢支架和喷射混凝土，再次对岩体进行支护，这时如果岩体再次来压，由于U型钢的可缩性，还可产生一定变形，释放一定的压力，然后变为刚性支护，这时支承力达到最大，可有效保持巷道断面形状，满足使用要求。
根据以上方案比较，选择第5 种方案作为水仓的支护形式。
四、施工方法及安全措施
1、施工方法
水仓巷道采用二次支护，第一次支护采用锚网喷临时支护，掘进巷道成型后立即进行，锚杆采用φ20×2000等强锚杆，间距700×700mm，金属网为φ4mm冷拔丝，网格100×100mm，锚杆每孔2支锚固剂，喷射混凝土厚度为50mm，混凝土中掺3%的速凝剂。
第二次支护在第一次锚网喷支护完成后及时进行，架设三组合的25U型钢支架，棚距700mm，棚腿棚梁间用两道U25卡兰联接，梁腿搭接长度400mm，支架间用金属拉杆连接，柱窝深度为250mm。U型钢支架施工完20天后进行喷射混凝土，厚度150mm，这时压力基本趋于稳定，巷道变形停止。
2、安全措施
⑴施工锚杆要先外后里，先顶后帮，打一根注一根，随打随锚。
⑵锚杆尾端的托板要紧帖岩面，拧紧螺帽，不得松动。
⑶喷射混凝土前要对巷道帮顶进行检查，先找掉活矸，水冲巷壁，粉尘冲刷干净，再挂线喷浆。
⑷混凝土严格按照配合比进行拌料，搅拌要均匀。喷后及时洒水养护。
⑸U型支架要由外向里逐棚架设。欠挖部分必须刷掉，保证巷道轮廓尺寸。
⑹U型支架与岩壁之间要背紧背牢，支架之间用金属拉杆连接，螺丝上紧拧牢。
⑺复喷混凝土必须保证履盖U型支架，内部密实，表面平整。
五、应用效果
1、锚喷支护完成后，观测发现巷道最大变形110mm.
2、U型钢支护完成后巷道变形最大40mm.
3、对U型钢复喷20天后观测，巷道变形最大10mm，且变形趋于稳定，满足支护要求。
5月1日后该矿内外水仓开始蓄水，蓄水后对水仓巷道进行了连续监测，未发现有变形和掉碴现象。至此，锚网喷与U型钢可缩支架联合支护在水仓工程中的应用取得成功，此项研究也为软岩支护技术做出了新的贡献。