王田民

(河北必拓礦山工程有限公司)

基于止?jié){墻加固防水技術(shù)的破碎塌方帶處理

王田民

(河北必拓礦山工程有限公司)

通過(guò)分析司家營(yíng)田興鐵礦西北回風(fēng)井塌方處的巖石狀況，為了保證安全，快速通過(guò)本施工段，使巷道成型美觀，采用澆筑止?jié){墻注漿方案充填冒落區(qū)并封堵涌水，掘進(jìn)時(shí)采用錨網(wǎng)噴與U型支架聯(lián)合支護(hù)方式。結(jié)果表明，施工結(jié)束后塌方處涌水量大幅度降低。

止?jié){墻 注漿 破碎塌方帶 聯(lián)合支護(hù)

司家營(yíng)田興鐵礦西北回風(fēng)井工業(yè)廣場(chǎng)位于河北省灤縣響嘡鎮(zhèn)太平莊南，北距灤縣新城約13 km，區(qū)域地貌屬燕山山前傾斜平原，專區(qū)位于灤河侵蝕、堆積沖洪積平原區(qū)。礦區(qū)基巖為一套變質(zhì)程度較淺并經(jīng)受不同程度混合巖化的古老變質(zhì)巖系。盡管含礦巖系的巖性各異，但因各類巖石中主要造巖礦物均占有相當(dāng)大的比重，經(jīng)高溫高壓的區(qū)域變質(zhì)作用或混合巖化作用后，其內(nèi)部賦存的裂隙水構(gòu)成統(tǒng)一的裂隙承壓含水層，在巷道內(nèi)表現(xiàn)形式為擠壓斷層泥、碎裂巖的順層斷裂擠壓破碎帶。由于巷道巖石破碎，在施工至286 m位置時(shí)，巷道頂部及兩幫發(fā)生大面積多處塌方現(xiàn)象，并伴有85 m3/h的涌水量，最高塌冒高度約6 m。為此，采用澆筑止?jié){墻充填注漿方案處理巷道內(nèi)的破碎塌方帶。

1 工程概況

回風(fēng)井轉(zhuǎn)入平巷施工后，回風(fēng)巷道采用混凝土噴漿支護(hù)，厚150 mm，掘進(jìn)斷面面積為25.9 m2，尺寸為5 700 mm×4 950 mm。掘砌施工以來(lái)，因巖體破碎、結(jié)構(gòu)面弱的影響，多次發(fā)生片幫、冒頂及涌水，使得前期注漿帷幕喪失功能，U型鋼支架無(wú)法正常發(fā)揮作用。

2 施工過(guò)程

首先使巖體自行卸壓、應(yīng)變能釋放，充分發(fā)揮巖體自穩(wěn)作用，期間須加強(qiáng)警戒，設(shè)專人24 h觀察記錄巖石及涌水變化情況，待巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)后，利用長(zhǎng)桿工具仔細(xì)敲幫問(wèn)頂;然后對(duì)片落區(qū)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

2.1 澆筑止?jié){墻技術(shù)準(zhǔn)備工作

清理需澆筑止?jié){墻部位的巷道，在巷道276 m及270.5 m處沿巷道周圈開(kāi)挖尺寸為700 mm×700 mm 的基槽，砌筑500 mm厚的磚混結(jié)構(gòu)擋漿墻，邊砌筑邊布設(shè)導(dǎo)水管。破碎帶片幫塌落處布置注漿加固管、打鉆注漿用孔口導(dǎo)向管及后部巷道水泥漿充填管，在澆筑過(guò)程中對(duì)右?guī)图绊敳砍鱿锏垒喞牟糠植荚O(shè)鋼筋，金屬網(wǎng)及廢鐵管，以增強(qiáng)注漿結(jié)束后掘進(jìn)巷道期間破碎帶充填物的整體性，待墻體施工完成后對(duì)外墻進(jìn)行噴漿支護(hù)，支護(hù)厚度為150 mm，停凝7 d。

2.2 淋散水治理

利用風(fēng)錘打眼，安裝注漿管雙液漿封堵止?jié){墻部位巷道內(nèi)的集中出水點(diǎn)，對(duì)散水部位加設(shè)風(fēng)筒布將水集中到一處利用注漿管導(dǎo)出止?jié){墻外，確保止?jié){墻澆筑質(zhì)量。片落區(qū)集中出水點(diǎn)安裝導(dǎo)水管將水引至止?jié){墻外，對(duì)雜散淋水用鐵皮截水槽或風(fēng)筒布截住淋水(截水槽外用塑料布包裹嚴(yán)實(shí))并用注漿管將其引出止?jié){墻處。在巷道280 m處用木板和沙袋做一道擋水墻，截住剩余的淋水并埋設(shè)2根φ114 mm×15 000 mm鋼管引出墻外，各管安裝時(shí)均采用法蘭連接，防止漏水。在距第一道擋漿墻 2 m 以外施工一個(gè)深0.7 m、寬1 m的濾水池，將殘余水導(dǎo)入導(dǎo)水管中，使得所有的殘余水全部由導(dǎo)水管導(dǎo)出。

2.3 止?jié){墻施工

2.3.1 止?jié){墻澆筑及注漿、導(dǎo)水管埋設(shè)

在巷道276 m處施工第1道擋漿磚墻，厚0.5 m。首先在巷壁周圈開(kāi)鑿寬0.7 m，深0.7 m的基槽，利用冀東42.5R水泥砂漿砌筑；然后采用同樣的方法在距第1道擋漿墻4.5 m處(270.5～271 m 段)向外施工第2道擋漿磚墻，墻體采用柱面形。注漿管采用5 cm無(wú)縫鋼管，注漿管位置：在距巷道底板0.3 m處放置2根，1.5 m處放置2根，3 m 處放置2根，4.5 m處放置2根，頂板16 m處放置2根，延伸至巷道塌方最高處，注漿管長(zhǎng)5 m或10 m。在右手幫塌方處也敷設(shè)1根注漿管用于充填巖石塌落處。

兩墻之間采用C40混凝土充填，在施工墻體時(shí)，預(yù)埋8根長(zhǎng)3 m，直徑4 cm的注漿管用于加固止?jié){墻體，預(yù)埋18根長(zhǎng)6 m，φ114 mm×6 mm的注漿管用于鉆孔注漿，預(yù)埋長(zhǎng)6，13 m，φ114 mm×6 mm 的導(dǎo)水管各2根，預(yù)埋長(zhǎng)6，15 m，直徑4 cm巷道充填注漿管共11根。為增加注漿完畢掘進(jìn)時(shí)破碎帶片落區(qū)充填物的整體性和抗震抗壓強(qiáng)度，對(duì)本段破碎帶右?guī)图绊敳砍鱿锏垒喞课活A(yù)設(shè)鋼筋，金屬網(wǎng)及廢鐵管等。混凝土止?jié){墻厚度計(jì)算公式為

式中，B為混凝土止?jié){墻厚度，m；K為安全系數(shù)；R為柱面外半徑，m；P為注漿終壓，MPa；σ為混凝土允許抗壓強(qiáng)度，MPa。

若K=1.2，R=10.8 m，P=8.0 MPa，σ=28 MPa，帶入上式，計(jì)算得B=4.5 m，考慮一定的保險(xiǎn)系數(shù)后，B取5.0 m，止?jié){墻設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.3.2 鉆孔布置與鉆注深度

在施工止?jié){墻時(shí)首先預(yù)埋18根φ114 mm×6 mm×6 000 mm無(wú)縫鋼管，待止?jié){墻注漿與平巷灌漿完畢后，對(duì)該段進(jìn)行打鉆注漿作業(yè)。鉆孔沿巷道輪廓線布設(shè)，頂板布置鉆孔7個(gè)，鉆孔法向角為10°；左幫布置鉆孔3個(gè)，鉆孔法向角為5°；右?guī)筒贾勉@孔3個(gè)，鉆孔法向角為10°；底部布置鉆孔4個(gè)，法向角為5°；中間布設(shè)檢查孔1個(gè)，鉆孔布置見(jiàn)圖2。根據(jù)巖石情況及注漿經(jīng)驗(yàn)，本期鉆進(jìn)段確定為50 m。

2.3.3 止?jié){墻加固

待止?jié){墻澆筑完畢,停凝7 d后,沿其周邊預(yù)埋管注漿加固墻體，如墻體與巷道壁存在跑漿部位，則

圖2 鉆孔布置

在巷道輪廓線向里500 mm處沿止?jié){墻面45°角向巷道壁打眼下管注漿，對(duì)止?jié){墻體跑漿部位，直接頂水打眼，下管注漿，加固止?jié){墻體的每個(gè)注漿管終壓應(yīng)不小于7 MPa。注漿完畢后，逐漸關(guān)閉導(dǎo)水管，查看墻體及四周漏水情況，直至漏水現(xiàn)象消失。

2.3.4 巷道灌漿充填

主要以(0.6～0.7)∶1單液水泥漿灌漿。止?jié){墻達(dá)到凝結(jié)強(qiáng)度后，首先從距巷道底板0.3 m預(yù)埋管向擋漿墻內(nèi)注入水泥漿，1.5 m處管出漿即停，關(guān)畢0.3 m處注漿管閥門停凝1 d。然后以此類推，待灌漿結(jié)束后，等待5 d，對(duì)頂部破碎帶導(dǎo)水管進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿完畢后再進(jìn)行打鉆注漿作業(yè)。

2.3.5 注 漿

2.3.5.1 注漿配制

單液水泥漿配比見(jiàn)表1。

表1 單液水泥漿配比

注：三乙醇胺為5%水溶液(預(yù)配制)。

水泥-水玻璃雙液漿可由2種漿液分別按10∶1、10∶2、10∶3配比而成。

2.3.5.2 注漿參數(shù)

注漿段水壓為4.0 MPa，漿液填充系數(shù)為95%，結(jié)石率為90%，漿液擴(kuò)散半徑為2 m。

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：①實(shí)際漿液注入量大于或接近設(shè)計(jì)計(jì)算的注入量；②注漿壓力呈規(guī)律性增加，并達(dá)到注漿設(shè)計(jì)終壓；③達(dá)到注漿終壓時(shí)，水灰比為0.8，泵量不大于60 L/min；④維持終壓、終量的時(shí)間為5～10 min；⑤最后一次掃孔、壓水后的注漿孔漏失量不大于20 L/min。

3 注漿加固效果

(1)澆筑止?jié){墻注漿加固后西北回風(fēng)井巷道穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，已滿足安全施工要求，巷道內(nèi)的涌水量由原來(lái)的85m3/h降至5m3/h。

(2)注漿后采用U型鋼支架與錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)的形式，短掘短支，使聯(lián)合支護(hù)形式與巷道圍巖共同受力，進(jìn)一步提高了圍巖的穩(wěn)定性。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)巷道破碎塌方帶，采用澆筑止?jié){墻注漿的方式進(jìn)行處理。結(jié)果表明，對(duì)于巖性較破碎，有一定裂隙，易造成大面積塌方，涌水較大的地段采用澆筑止?jié){墻注漿的方案填充冒落區(qū)，加固巖石裂隙，封堵涌水后再采用錨網(wǎng)噴與U型支架聯(lián)合支護(hù)的方案是可行的。

2014-12-22)

王田民(1980—)，男，助理工程師，054000 河北省邢臺(tái)市中興西大街518號(hào)。