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太平煤矿九采区泵房、变电所布置于太原组底部的软岩地层中,由于岩性松软且初次支护方案及多次返修方案设计不尽合理,导致硐室围岩破碎、喷层开裂、顶板及两帮变形量大且底臌严重。鉴于九采区相关硐室服务期长,为保证矿井正常生产,必须对其进行稳定支护。 以往对于破碎软岩巷道常采用普通锚注加固技术方案,但设计方案往往不考虑锚杆预应力的作用。针对大断面、大松动圈、破碎围岩硐室的具体情况,吸取以往硐室修复失败的教训,对九采区相关硐室采用高预应力锚注加固的技术方法,取得了圆满的成功。 高预应力锚注加固技术是采用高强高预应力锚杆对围岩施加高预应力,然后对存在裂隙的围岩进行注浆加固,使形成的混凝土体能长期稳定地支护围岩。这种支护方法,克服了普通锚注加固方案因锚杆预应力小,注浆加固体在外荷载的作用下存在较高的拉应力区,尤其是在受到外荷载的反复作用时,容易对加固拱产生疲劳破坏的弊端。高预应力锚杆减少或消除了拉应力区范围,保持了混凝土体强度。预应力对加固拱的力学性能分析可知,对加固拱施加预应力后,径向应力增加,围岩承载能力加大,同时切向应力与径向应力之差减小,围岩整体抗剪切能力增强。注浆加固增强了围岩的强度和整体性,并把锚杆端锚转变为全长锚固,大大减少了锚杆的预应力损失。另外,浆液能在锚杆杆体表面形成钝化膜,阻止锚杆杆体腐蚀,保持锚杆杆体强度。硐室采用高预应力锚注技术加固后,形成的喷网组合拱、高预应力锚杆压缩区组合拱、锚索压缩区组合拱及浆液扩散形成的混凝土加固拱等多重组合拱效应,强力地维持着巷道及硐室的稳定。 采用ABAQUS数值模拟分析,锚注支护条件下围岩的Mises应力分布大幅度下降,最大主应力与最小主应力之差也相对减小,围岩抗破坏能力增强。