深井馬頭門軟弱圍巖控制技術

孔翔

【摘 要】論文以潘一東井副井馬頭門軟弱圍巖控制工程為實例，介紹了深井大斷面馬頭門工程的支護結構優化及圍巖控制技術。

【Abstract】Paper taking the east Panyi mine auxiliary shaft horse-head weak surrounding rock control project as an example， introduces the retaining structure optimization of deep well big cross section ingate engineering and control technology of surrounding rock.

【關鍵詞】深井；結構優化；圍巖控制

【Keywords】 deep well； structure optimization； surrounding rock control

【中圖分類號】TD354 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0152-02

1 工程概況

潘一東礦井副井馬頭門東西長74m，其中東馬頭門24m，西馬頭門50m，馬頭門結構復雜，內含信號硐室等12個硐室，馬頭門設計為直墻半圓拱形，主要位于花斑泥巖中，墻1m以下為砂質泥巖，馬頭門上下段井筒處于花斑泥巖、砂質泥巖中。馬頭門共設計6個斷面，最大掘進斷面97.2m2，最小掘進斷面59.5m2；凈斷面最大為寬×高=7.6m×9.5m，最小為寬×高=7.6m×5.41m。支護形式采用錨網索噴+鋼筋混凝土支護。

2 馬頭門支護結構和圍巖控制技術

由于馬頭門及其上下段井筒均處于花斑泥巖、砂質泥巖軟巖中，根據馬頭門施工特點和施工工藝，馬頭門支護和圍巖控制技術采取抗放結合，以主動強力支護為主的技術路線，通過優化工程支護結構，有步驟分次實施針對性支護和圍巖控制。

2.1 井筒地面預注漿

在地面預注漿施工時，明確馬頭門段為重點注漿段，采用標號為42.5的普通硅酸鹽水泥單液漿，水灰比0.75：1。注漿時采用增大注漿壓力，多次輪注措施，確保巖體裂隙充填漿液密實。

2.2 優化馬頭門上下段井筒支護結構

副井馬頭門上下段井筒段井壁設計優化為錨網噴+雙層鋼筋混凝土結構，錨桿為Φ22mm、長2500mm 的高預應力錨桿，間排距800mm×800mm，噴射混凝土厚度70mm，強度C20；鋼筋環筋Φ25mm，豎筋Φ22mm，壁厚850mm；拱頂、搖臺窩下部各增設2道暗圈梁，南、北側井筒與馬頭門相貫處壁各增設2道暗梁，增強了井壁抗側壓的能力。

2.3 優化馬頭門支護結構

①突出錨索強力支護作用。馬頭門支護設計為錨網索噴+鋼筋混凝土聯合支護形式。前期掘進時采用錨網索噴支護，錨桿采用Φ22×2500mm高強錨桿，間排距800×800，噴射混凝土厚度70mm，強度C20。錨索規格Φ22×7300mm，錨索布置間排距1600×1600mm，主體工程巷道每排7根，硐室每排3根，托盤采用300×300×16mm鋼板+300mm長16#槽鋼+160×100×14mm鋼板，每根錨索4根Z2360型錨固劑固定，預緊力15t；錨索施工緊跟迎頭。

②優化注漿參數，選擇合理時機注漿加固圍巖。經監測分析，在硐室開挖后15～20天注漿，效果較好。注漿采取淺、深孔兩次輪注技術。先淺孔注漿，形成淺部圍巖支承圈和止漿層；后深孔注漿，防止深部圍巖松動離層，增強圍巖的主動承壓作用。注漿順序為：注巷底→注兩幫→注拱頂→隔排輪注。注漿孔間排距為2000mm×2000mm，孔徑Φ32mm。淺孔孔深2.5m，深孔孔深5m。注漿材料為單液水泥漿，漿液配比0.5～0.8，淺孔注漿壓力2MPa，深孔注漿壓力4～6MPa。

③優化鋼筋砼支護結構，增強防底鼓、抗側壓能力。在馬頭門東西兩側搖臺窩最大斷面處，支護碹體內設置巷道環梁，環梁長1000mm、寬750mm；梁環筋12Φ20mm，箍筋Φ12 @200mm。硐室增設底拱，形成閉合環性支護，消滅了底板自由面，增強了硐室整體性，提高了硐室抗壓效果。

3 馬頭門連接處加固支護

①圈梁加固。馬頭門段井筒內采用架36U型鋼圈梁加固，馬頭門拱頂及搖臺下部各架設2組，每組3～5圈，圈梁與圈梁之間通過鋼板連接成整體。

②錨索鋼梁加固。對井筒掘砌時施工的東西馬頭門采用錨索梁加強支護，錨索托梁采用14#槽鋼（2600mm）加12#礦用工字鋼（2600mm），錨索間排距1000×1200mm，錨索規格Φ22×7300mm。

③深孔注漿。對馬頭門對應處井筒及東西馬頭門各5m段進行深孔注單液水泥漿，注漿深度7m，終孔壓力8MPa，深孔間排距2500×2500mm。

4 馬頭門變形、應力監測

為了解永久支護的安全狀況，對副井馬頭門關鍵部位襯砌結構進行應力及變形監測，實時監測襯砌結構的受力狀況，通過在永久支護內埋設混凝土應變計監測混凝土的應變大小。共布置了4個斷面，在每個斷面上沿環向布置鋼筋計7個，混凝土應變計7個，沿走向布置鋼筋計2個，沿走向布置混凝土應變計2個。

根據應力、應變監測變形曲線及現場情況分析，設計的支護方式有效控制了副井馬頭門超大斷面硐室的圍巖穩定，掘進影響結束后，硐室圍巖的應力、應變均趨于穩定，圍巖變形量控制在允許范圍內，效果顯著，如圖1所示。現場相鄰巷道的施工影響硐室圍巖的穩定，如副井管子道的施工影響原本趨于穩定的硐室圍巖，應力、應變重新分布，施工影響結束后硐室圍巖重新趨于穩定。馬頭門工程完工已近半年，應力、應變監測已穩定，再未出現碹體開裂、掉塊現象，目前工程狀況良好。

5 結語

①大斷面工程要突出錨索強力支護和注漿加固作用，控制軟弱圍巖位移在允許范圍內，對改善圍巖自身的承載結構非常關鍵。

②開展圍巖位移變形及應力監測，根據監測結果及時修改完善支護結構和施工技術方案對工程成敗極為重要。

③深井軟巖大斷面巷道工程中，采取抗放結合，以主動強力支護為主的技術路線，并在鋼筋混凝土碹體內設置暗梁、暗柱、圈梁等工程結構，有步驟分次實施針對性支護和圍巖控制措施，能夠滿足工程的安全和使用要求。