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        管棚預注漿超前支護在斜坡道施工中應用

        2015-12-17 03:27:45方德求漳立永徐學志
        西部探礦工程 2015年9期
        關鍵詞:管棚孔口斜坡

        方德求,漳立永,徐學志

        (銅陵有色金屬集團銅冠礦山建設股份有限公司,安徽銅陵244000)

        管棚預注漿超前支護在斜坡道施工中應用

        方德求*,漳立永,徐學志

        (銅陵有色金屬集團銅冠礦山建設股份有限公司,安徽銅陵244000)

        KINSENDA銅礦恢復斜坡道工程入口段屬于強風化軟巖,巖石中富含飽和水,極其松軟,極易坍塌,施工初期采用短掘短砌的方法沒有成功,后采用管棚預注漿超前支護施工方法,實現(xiàn)了安全、快速、優(yōu)質、高效施工,為以后類似圍巖斜坡道的施工積累了工程實際經(jīng)驗。

        斜坡道;管棚預注漿;超前支護;施工方法

        1 工程概況

        KINSENDA銅礦位于剛果金東南部的KATANGA省境內(nèi),距贊比亞邊境約5km,距Kasumbalesa鎮(zhèn)約25km。20世紀70年代,日本財團建立了KINSENDA銅礦,從事礦山的開采,1983~1987年,先后由加拿大公司、剛果金國有Sodimico公司,代表政府從事礦山的生產(chǎn)和管理,從1993年開始,整個礦山停產(chǎn)。2005年年底,Metorex公司獲得了礦山75%的所有權,之后著手恢復礦山的生產(chǎn),本斜坡道工程為礦山恢復工程之一。

        該斜坡道從地表塹溝起向下掘砌一條凈斷面為5m×5m、坡度為8°、長度約1240m的斜坡道,包括一段螺旋斜坡道、3個避難硐室以及若干裝載硐室、會車硐室等工程。斜坡道入口段圍巖極其風化,主要由長石高嶺土化形成的灰白色泥狀物、石英顆粒、黑云母碎屑及少量褐色礦物組成,未沙化的原巖殘余結構清晰,部分手可掰斷,大于2mm的顆粒物約占70%,粘性差,強度極差,遇水即軟化崩解,該段圍巖從工程鉆資料分析約100m。

        2 施工方案

        因斜坡道入口段圍巖穩(wěn)定性極差,且施工時當?shù)卣幱谟昙?,通常的短掘短砌施工方法不能保證圍巖不出現(xiàn)大范圍垮塌,為確保施工安全,經(jīng)過經(jīng)濟、技術比較,確定采用管棚預注漿超前支護的施工方案,每段管棚長度為21m。

        3 施工工藝

        按設計圖紙施工護坡并采用錨網(wǎng)噴加固護坡,留防洪溝,形成斜坡道入口開挖工作面。

        3.1 止?jié){墻施工

        放斜坡道中心線,以此為基準澆筑止?jié){墻,止?jié){墻高度超斜坡道凈高2.5m,寬度超凈寬4.0m(左右各2m),墻腳厚度為1.2m,墻頂厚度為0.45m,墻基礎深500mm,墻砼標號為C20,墻與工作面之間采用毛石砼充填。

        3.2 明斜坡道施工及孔口管埋設

        明斜坡道為雙層鋼筋砼,主筋為?25mm,輔筋為?20mm,網(wǎng)格間距均為250mm,砼標號為C25,厚度為450mm,基礎為400mm,縱向長度為2m。明斜坡道施工采用在南非加工的成品鋼支架作為拱架,模板采用鋼模板,拱架之間用?22mm圓鋼連接,拱架間距100cm。用?150mm×6mm×2000mm的無縫鋼管作為孔口管,置于模板中,用槽鋼等作為支架,支起200mm,孔口管間距為400mm,孔口管安裝時頂部角度為7°,方向與斜坡道一致,兩幫徑向角與斜坡道角度一致,外向角為1°,然后將孔口管與槽鋼支架焊接固定,孔口管埋設位置與設計位置的上下、左右允許偏差為±5cm。明斜坡道預埋孔口管斷面見圖1。砼澆筑過程中應加強振搗,同時避免人員和振動棒在操作過程中擾動孔口管。

        3.3 搭設鉆機平臺及操作平臺

        平臺采用腳手架搭設,強度應滿足承受機具、材料、人員荷載要求,連接牢固、穩(wěn)定,防止施鉆時出現(xiàn)不均勻的下沉、位移,影響鉆孔的質量。鉆機平臺高度以鉆機的可調控范圍以及鉆孔順序來確定,由于鉆機順序按高孔位向低孔位進行,平臺位置相應自上而下逐步降低,以滿足鉆孔需要,操作平臺高度以人員操作方便來確定。

        3.4 鉆孔

        (1)鉆孔采用MKQJ120/40型柱式潛孔鉆機,鉆頭采用?130mm的合金鋼鉆頭,為防止鉆進時鄰孔塌孔或竄孔,先鉆奇數(shù)孔,后鉆偶數(shù)孔。

        (2)開孔時要低壓慢鉆,以便控制鉆孔方向,待成孔2m后逐步提高風壓和鉆進速度。如果遇到硬巖,應高壓低速鉆進,如果遇到軟巖,應降低風壓并控制鉆進速度,及時洗出巖粉巖屑,以免卡鉆。

        (3)圍巖較好時可以一次成孔,若圍巖差出現(xiàn)嚴重卡鉆甚至塌孔時,應立即退鉆并封孔注漿,待漿液凝固后再重新開鉆。

        (4)鉆孔時經(jīng)常測量孔的角度,誤差控制在0.5°以內(nèi),發(fā)現(xiàn)誤差超限應及時糾正,至終孔仍然超限應封孔,原位重鉆。

        (5)孔深應比管棚鋼管長1~2m,以便容納埋管時孔內(nèi)堆積的巖屑,保證管棚管埋深能達到設計要求。

        (6)認真填寫鉆孔記錄,除記錄鉆孔深度、方向角外,因及時分析每孔巖屑、出水和鉆進速率等要素,以達到超前探測圍巖的目的,從而指導斜坡道施工。

        (7)孔鉆完后進行清孔。

        3.5 管棚加工及安裝

        3.5.1管棚加工

        管棚在現(xiàn)場加工,材料采用?108mm×6mm無縫鋼管,節(jié)長為3m和6m二種規(guī)格,鋼管上交錯鉆?16mm的注漿孔,注漿孔間距15cm,梅花型布置,奇數(shù)孔第一節(jié)鋼管長3m,偶數(shù)孔第一節(jié)鋼管長6m,每孔第一節(jié)鋼管端頭加工成錐型,長為10cm,在距孔口1.1m內(nèi)不鉆注漿孔,作為止?jié){段,管棚鋼管見圖2。

        3.5.2 管棚安裝

        首先用裝載機吊起第一節(jié)鋼管,人工進行對孔、推頂,如人工無法推頂鋼管進孔時,采用裝載機頂管,當?shù)谝还?jié)鋼管還剩1.5m左右,將第二節(jié)鋼管采用內(nèi)套管方式與第一節(jié)鋼管焊接連接,焊接時必須確保二根管同軸心,連接結束后用門式架搭設臨時支撐點再用裝載機頂管,當?shù)诙?jié)鋼管頂進還剩1.5m,再用上述方法將第三節(jié)鋼管與之相連接并頂管,以此類推,完成管棚管的接長和安裝,安裝結束后進行臨時封口,每鉆完一孔便安裝一根管棚且相鄰管棚鋼管接頭至少錯開1m。

        3.6 注漿

        3.6.1 注漿目的

        通過注漿,在斜坡道開挖輪廓線外形成注漿加固圈,達到堵水和加固圍巖的目的,同時通過注漿提高圍巖自穩(wěn)時間和強度,根據(jù)注漿效果指導下步開挖及支護措施。

        3.6.2 注漿材料

        采用PO32.5水泥,水泥漿水灰比控制在(0.5∶1)~(1∶1)之間,水玻璃的濃度為35~45Be,模數(shù)為M= 2.4~3.0。

        3.6.3 注漿順序

        注漿順序按由外到內(nèi),由下到上進行,即先注下部孔,后注上部孔,注漿過程中,進行隔孔注漿,每次隔一序孔,然后逐步趨近,后序孔作為前期孔的檢查孔。

        3.6.4 制漿

        在攪拌機開動的情況下,加入定量清水,然后按配合比加入原材料,連續(xù)攪拌3min后通過鋼絲網(wǎng)過濾進入蓄漿桶中,在蓄漿桶內(nèi)進行二次攪拌后,供注漿使用,漿液必須在10min內(nèi)注入孔內(nèi),不能存漿過多,影響注漿效果。 3.6.5 壓水試驗

        在正式注漿前用3MPa的壓力壓水檢查,其目的是:檢查管路是否連接正常,是否耐壓,有無漏水現(xiàn)象,測定注漿壓力損失情況,確定注漿終壓,將巖層裂隙內(nèi)的充填物擠壓至注漿范圍以外,增加注漿效果。

        3.6.6 注漿

        首先根據(jù)壓水試驗及圍巖的裂隙發(fā)育情況估算單孔注漿數(shù)量,然后用1臺2TGZ-60/210X注漿泵進行注漿,注漿壓力控制在0.5~2.0MPa。注漿時,先用水灰比0.5的漿液試注,當注漿正常后采用1∶1水灰比漿液注漿,如遇地下水發(fā)育、圍巖破碎可添加水泥漿液體積5%的水玻璃。注漿時要隨時觀察泵壓及注漿數(shù)量,以分析注漿是否正常,如單孔注漿量過大,仍達不到終壓的要求,可暫停該孔注漿,過4~6h用鉆機清孔后再繼續(xù)注漿,注漿時要嚴防堵管,影響注漿質量。

        3.6.7 注漿結束標準

        單孔注漿壓力逐步升高并穩(wěn)定在設計終壓(2.0MPa),進漿量下降至5L/min,繼續(xù)注漿10min即可停止注漿。

        3.6.8 清洗

        達到結束標準后,停止注漿,隨即卸下注漿設備、設施,并用清水清洗干凈。以保證下次注漿順利進行。

        4 施工效果

        KINSENDA銅礦恢復斜坡道工程,由于選擇的施工方案合理,編制的技術措施嚴謹適用,方便操作,各工序均得到有效控制,基本上實現(xiàn)了正規(guī)循環(huán)作業(yè),從而在確保安全的前提下提高了工作效率。斜坡道入口段100m從2014年3月5日施工到5月10日結束,比業(yè)主要求工期提前了11d完成,同時工程質量達到了設計要求,獲得業(yè)主好評。

        U455.49

        B

        1004-5716(2015)09-0165-03

        2015-04-21

        2015-04-27

        方德求(1962-),男(漢族),安徽銅陵人,工程師,現(xiàn)從事井巷工程施工技術及管理工作。

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