焦家金礦—630貫通大巷塌方綜合處理方法

王輝 劉兆滿(mǎn)

摘 要：焦家金礦-630貫通大巷巖石極為破碎，塌方時(shí)有發(fā)生，經(jīng)過(guò)多次實(shí)踐總結(jié)出一套適用的塌方綜合處理方法，即利用U型鋼拱架對(duì)塌方區(qū)后段進(jìn)行支護(hù)加固，待塌方區(qū)穩(wěn)定后施工小管棚超前支護(hù)穩(wěn)定塌方區(qū)，并通過(guò)小導(dǎo)管注漿固結(jié)塌方體形成人工假頂，控制爆破快速安全的通過(guò)塌方區(qū)。事實(shí)證明前方封堵、后方加固，對(duì)塌方區(qū)形成合圍的塌方處理方法在焦家金礦的應(yīng)用是成功的。

關(guān)鍵詞：塌方綜合處理 管棚超前支護(hù) 小導(dǎo)管注漿

中圖分類(lèi)號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0112-01

本次塌方地點(diǎn)位于焦家新主豎井至焦家-270盲豎井-630 m貫通大巷雙軌巷段，處于一條較大的破碎帶中，掘進(jìn)斷面6 m×3.75 m，跨度較大，塌方體為松散塊狀，但遇水則變?yōu)檐浤酄睿锏纼蓭蛶r石較為穩(wěn)固沒(méi)有發(fā)生明顯塌方，塌方主要集中在拱頂，塌方區(qū)下口跨度延巷道前進(jìn)方向約4 m，橫向跨度約5 m，上方塌落高度約12 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)塌方情況決定先對(duì)塌方區(qū)后段進(jìn)行U型鋼拱架支護(hù)，然后施工管棚超前支護(hù)并通過(guò)小導(dǎo)管注漿固結(jié)塌方體制造人工假頂?shù)姆绞酵ㄟ^(guò)塌方區(qū)。

1 塌方區(qū)處理方案

1.1 鋼結(jié)構(gòu)支護(hù)穩(wěn)固塌方區(qū)后段。

首先采用素噴C20砼封堵斷層塌落體，噴砼厚度20 cm，在噴砼10 cm后在噴砼層表面鋪設(shè)金屬網(wǎng)片后再?lài)婍?0 cm，以加強(qiáng)噴砼層強(qiáng)度，避免在后續(xù)注漿過(guò)程中由于壓力過(guò)大造成噴砼層開(kāi)裂跑漿。噴砼結(jié)束后對(duì)塌方區(qū)后段3米范圍內(nèi)36#U型鋼拱架進(jìn)行支護(hù)，根據(jù)塌方地點(diǎn)的情況拱架間距設(shè)計(jì)80 cm，拱架間用Φ18 mm鋼筋焊接，拱頂連接5道，兩幫各3道，拱架底角位置鋪設(shè)20 cm×20 cm×10 mm鐵板，防止拱架下沉，并對(duì)該區(qū)域噴射C20砼至與拱架內(nèi)側(cè)齊平。鋼拱架的作用一是加強(qiáng)塌方后段的穩(wěn)定性；二是后續(xù)處理過(guò)程中用于支撐小導(dǎo)管和管棚鋼管，便于后續(xù)施工。

1.2 施工管棚超前支護(hù)

鋼管選用Φ42 mm無(wú)縫鋼管，管長(zhǎng)5 m，環(huán)向間距30 cm，水平搭接長(zhǎng)度設(shè)計(jì)1 m，外插角15°，于起拱線(xiàn)以上呈半圓形布置。管棚超前支護(hù)的主要作用有三方面：一是在巷道輪廓線(xiàn)外按照一定的外插角和一定的環(huán)向間距貫穿塌方體并與塌方前段較穩(wěn)固圍巖搭接，使其環(huán)向形成鋼管棚架，使初期的巷道支護(hù)及開(kāi)挖作業(yè)安全性得到提高；二是通過(guò)后續(xù)的小導(dǎo)管注漿，鋼管與水泥漿、塌方體固結(jié)后形成毛石混凝土固結(jié)體，從而使塌方段圍巖的自穩(wěn)能力及承載能力大大提高，有效防止圍巖的變形；三是在巷道開(kāi)挖階段能夠與U型鋼拱架組合成剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)，使得承載能力進(jìn)一步加強(qiáng)，有效提高巷道掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)圍巖變形所產(chǎn)生壓力的抵抗力。

1.3 對(duì)塌方段進(jìn)行小導(dǎo)管注漿。

注漿小導(dǎo)管采用Φ40 mm無(wú)縫鋼管，長(zhǎng)度為2.5 m和5 m搭配使用，鋼管前端用氣焊切割成錐形以便于安裝，管壁透漿孔加工成梅花狀，孔間距：縱向200 mm，環(huán)向400 mm，孔徑10 mm，小導(dǎo)管沿拱頂環(huán)向布置，穿插于管棚鋼管之間，環(huán)間距300 mm，外插角設(shè)計(jì)30°～45°，可視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。注漿漿液采用雙液漿，水泥與水玻璃配比為1∶1，注漿終壓12MPa。注漿開(kāi)始階段必須控制好注漿壓力和流量，開(kāi)始時(shí)采取低壓力、中流量注入，待注漿壓力逐步提升時(shí)，注漿流量也應(yīng)相應(yīng)降低，當(dāng)注漿壓力升至終壓時(shí)，要繼續(xù)保持注漿5 min以上才能結(jié)束。注漿應(yīng)左右對(duì)稱(chēng)，并由上而下進(jìn)行，以盡量消除相鄰導(dǎo)管間的相互影響，使?jié){液能夠達(dá)到最好的擴(kuò)散效果。需要熱別注意的是如果注漿長(zhǎng)時(shí)間不上壓，應(yīng)采取間歇式注漿方法反復(fù)進(jìn)行注漿，以避免漿液大量流入空區(qū)浪費(fèi)材料，從而節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

1.4 塌方體開(kāi)挖階段處理方法

注漿結(jié)束后，管棚鋼管、注漿小導(dǎo)管、塌落體、注漿混凝土共同組合成人工假頂，實(shí)現(xiàn)管棚橫向成拱，縱向成梁的支撐作用，待漿液凝固后即可進(jìn)行巷道掘進(jìn)工作。巷道開(kāi)挖必須采取光面爆破，適當(dāng)減少裝藥量，控制爆破強(qiáng)度，每循環(huán)掘進(jìn)1 m，并采取二次成巷，以減小爆破對(duì)頂板的影響，巷道成型后要第一時(shí)間對(duì)工作面揭露情況進(jìn)行查看，視現(xiàn)場(chǎng)情況決定是否需要進(jìn)行噴砼處理，噴砼的作用主要有兩方面：一是防止頂板落實(shí)傷人；二是提供一定的初期支護(hù)強(qiáng)度，防止現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)一步惡化，減小巷道二次塌方的可能性。在噴砼結(jié)束后即可進(jìn)行U型鋼拱架支護(hù)。考慮到頂板塌落高度較大，空區(qū)下方段拱架間距設(shè)計(jì)50 cm，視工作面揭露情況可以適當(dāng)調(diào)減拱架間距，拱架外側(cè)鋪設(shè)鋼筋水泥蓋板后進(jìn)一步噴砼處理。水泥蓋板規(guī)格：長(zhǎng)1 m，寬0.3 m，厚0.05 m，規(guī)格不宜過(guò)大，以便于靈活鋪設(shè)，噴砼要噴至與拱架內(nèi)側(cè)齊平。部分水泥蓋板上要提前預(yù)留注漿孔，在噴砼前要將注漿管預(yù)埋，注漿管預(yù)埋的位置及數(shù)量要根據(jù)工作面兩幫及頂板揭露情況現(xiàn)場(chǎng)確定，這樣便于后期對(duì)水泥蓋板與巷道圍巖之間的空隙進(jìn)行灌漿充填。

2 施工工藝要求

（1）塌方段U型鋼拱架支護(hù)底角部分鐵板的焊接十分重要，特別是在積水巷道和原巖松軟巷道中更是必不可少。鐵板的焊接可以增大U型鋼拱架的受力面積，從而有效防止拱架下沉和變形，提高U型鋼拱架的穩(wěn)定性，防止噴砼層開(kāi)裂，對(duì)支護(hù)的整體性能影響很大。

（2）鋼筋水泥蓋板在兩幫底角部分進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)，要盡量對(duì)底部進(jìn)行封閉處理，確保后期噴砼處理后可以達(dá)到良好的封閉效果，不會(huì)在壁厚灌漿過(guò)程中跑漿；在壁后灌漿時(shí)，要由上而下、左右對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，并嚴(yán)格控制好灌漿壓力，時(shí)刻觀察噴砼層變化及跑漿情況，以防止壓力過(guò)大對(duì)噴砼層造成破壞。

3 塌方處理效果

本次處理塌方歷時(shí)39天，揭露的18 m巷道巖性基本相同，均采用管棚超前支護(hù)的方法安全通過(guò)，沒(méi)有發(fā)生安全事故。雖然在巷道開(kāi)挖過(guò)程中也出現(xiàn)過(guò)數(shù)次塌方，但由于超前管棚的支撐作用，塌方規(guī)模不大，及時(shí)噴砼處理均能平穩(wěn)度過(guò)。經(jīng)過(guò)上述方法處理過(guò)的巷道無(wú)論在安全上還是質(zhì)量上都取得了良好的效果，U型鋼拱架與管棚相結(jié)合的剛性支護(hù)可以有效支撐巷道頂板壓力，而后續(xù)的璧后灌漿充填處理使得巷道的整體支護(hù)性能大大提高，經(jīng)過(guò)半年多的觀察，巷道穩(wěn)定性良好，U型鋼拱架沒(méi)有發(fā)生明顯變形，內(nèi)側(cè)噴砼層也沒(méi)有因?yàn)轫敯鍓毫Ξa(chǎn)生裂縫，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐干成，白洪才，鄭穎人.地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2002.