新元煤矿软岩段井筒破坏机理及综合修复技术

针对新元矿冀家垴进风井出现的风化、开裂和鼓出变形问题,基于现场地质生产条件和应力环境,分析得出其破坏影响因素为区域应力分布复杂、地层地质条件差、井壁淋水侵蚀风化和支护方式设计不合理,并指出软弱地层的围岩强度劣化、井壁侵蚀风化导致的井壁强度损失和支护方式不合理是造成井壁变形的主要原因。分析得出井筒周围应力环境的变化主要包括井巷结构复杂引起的应力变化、井壁附加应力变化和井壁水平力的增加,其中附加应力变化是由于马头门等巷道顶板下沉导致井壁垂直应力卸载造成,水平应力增加是由于围岩变形导致岩体内聚力衰减造成;针对井筒支护结构的强度和变形,通过建立井筒结构的力学模型研究得出井筒的破坏条件是井壁水平受力超过了其许用应力极限值,分析指出马头门及上部附近层位岩体都可能出现井壁变形破坏,并据此提出了修复井壁并保持其安全的两个具体方向;在综合各类修复技术优缺点的前提下提出了采用的“注浆+注浆锚索+喷射混凝土”综合修复方案,设计了注浆和预应力锚索支护参数,制定了井壁修复的施工工序,现场实施并开展了变形观测,结果表明该方案控制下井筒保持了安全稳定。