松软岩层永久硐室修复加固研究

松软岩层永久硐室修复加固研究

周建保张振海

周建保张振海

（山东鲁泰矿山工程有限公司，山东，济宁，272341）

【摘要】永久洞室修复加固技术,多年来一直是松软岩层矿井生产的技术难关。常规的干砌料石支护,隔水性能差、寿命短、维修量大,严重地影响生产。作者针对松软岩层围岩变形特性,通过长期的现场量测,以及计算机模拟检验等手段,对永久硐室修复加固方法进行了较全面的考察,证实该方法适用于松坎岩层。围岩变形趋于稳定,巷道状态良好,设备运行正常,在技术上和经济上都取得了较好的效益。为解决地下水丰富的松坎岩层矿井的永久支护作好良好的根基。

【关键词】松软岩层；修复加固

引言：

太平煤矿九采区泵房和变电所位于-320m水平，为开采九采区16上、17煤层效劳。按照钻孔资料及硐室施工显露，泵房和变电所处在18煤层顶底板周围，硐室围岩以泥岩、粉砂岩、粘土岩、粘土胶结的中砂岩为主，岩性松软、破碎且个别岩层碰水泥化，现在变电所和泵房发生了很严峻的变形凸现，重要表现为顶板下沉及两帮移近、喷层开裂、底臌等现象，硐室修复时间很短又呈现出了与本来相同的变形凸现。

由于九采区泵房和变电所服务年限长，且功能重要，为保证硐室稳定，太平煤矿和山东科技大学根据现场考察和资料分析，对九采区泵房和变电所修复加固提出如下方案设计。

1．九采区泵房及变电所概况

九采区位于太平煤矿井田北翼，由泵房、变电所、水仓通道构成九采区泵房及变电所，位于处理斜巷变平点前5米（平距）的是泵房及变电所开门点，为357&#176方位角的施工。第一平巷施工（坡度5‰断面2-2）为11.5米，接着以16.2°以15.6米（平距15米）的下坡施工，再按50.5米（断面3-3和4-4）的平巷施工变电所、泵房,后巷道以11.1米（断面5-5)至水仓通道。位于九采区一级皮带下山变平点前208.1米的施工平巷水仓通道（断面5-5）开门点，267&#176的方位。先进行5米的平巷施工,接着以2.4°以28.9米的上坡施工，43&#176为后变坡度;以5米掘进止。大概是127.6米（平距）的工程量。仅针对泵房和变电所硐室的是九采区变电所及泵房平面位置图本次维修加固方案设计，其它硐室与巷道（如水仓、联络巷等）另外进行设计。

2．泵房及变电所原支护方案及存在的主要问题

直墙半圆拱形的泵房及变电所硐室断面外形，2米高的墙，4米的宽，4米的纯高，本来使用锚网喷支护，喷浆厚度为150毫米，锚杆间排距为800×800毫米，四方形安排；700×700毫米的围岩松软时锚杆间排距、通过地质构造带，顶部挂2层金属网支护。思考到硐室效力时间比较久，2-2，3-3，4-4断面拱部采用5根18毫米直径，长度为3000毫米的普强螺纹钢锚杆，帮部使用长度为2000毫米的普强螺纹钢锚杆，锚杆间排距800×800毫米；5-5断面使用直径为18毫米，长度为2000毫米的普强螺纹钢锚杆，800×800毫米的锚杆间排距。

3．泵房及变电所加固维修方案设计

根据有关经验，思考到硐室的效劳期和紧要性，至使用“强支护”维修方式，提倡使用“锚网+锚索+（初）喷浆+注浆+（复）喷浆”方案作为硐室加固维修的主力方案，底板采用“反底拱＋注浆加固”方式解决。

按照硐室的维护近况，由下面工序实施维修和加固。

3.1还原本来设计断面（假如断面符合要求，马上可以进行以下步骤）。

3.2使用锚网索联合支护。

①锚杆参数

规格：Φ20×2400毫米Q500高强锚杆

间排距：间距，排距900毫米

预应力：4吨以上

托盘：150×150×8毫米高强托盘

②锚索参数

规格：Φ17.78×6000毫米鸟窝锚索

布置：巷道顶、肩窝、两帮共7根，排距1800毫米

安装载荷：10～12吨

托盘：300×300×10毫米高强托盘

③注浆锚杆参数

规格：Φ22×2000毫米，壁厚3毫米，无缝钢管加工

④金属网

使用现用焊接网。

3.3打注浆锚杆。注浆锚杆使用Φ22×2000毫米无缝钢管（壁厚3毫米）加工，注浆锚杆安排。为保护注浆锚杆丝部，安装注浆锚杆后应对丝部使用方法予以保护。

3.4初喷混凝土（按原设计标号）70毫米，厚度以注浆时不跑浆为目的（如果仅为喷层局部开裂，以封堵混凝土喷层开裂缝为主）。

3.5实施底拱进行开工，规则：①按Φ18@250毫米和布筋为Φ18@300毫米，长度大于40d的钢筋搭接，小于整体钢筋数量的25％随意截面钢筋接头数量；施工时钢筋需要放样下料,钢筋接头位置应错开安排；以环筋中心为准的钢筋保护层厚度，不小于50毫米的保护层厚度。②注浆锚杆施工安装底板，并对注浆锚杆丝部进行保护；因为部分地段巷道底板（底角）非常粉碎，注浆锚杆孔成形困难，难以施工。碰上这种情况，需要先进行Φ20×1000毫米注浆短管预注浆（浆液配比同正常注浆锚杆），以达到胶结破碎岩石并能起到防渗作用。为避免跑浆，对底板先采用M10水泥砂浆铺设100毫米地坪，水泥砂浆调制时需要添加适当减水剂，使铺设的砂浆能起到避免漏浆作用。③对于泵房的水泵基础应按施工设计一次性浇注并与反底拱形成一体，其具体尺寸按水泵安装施工图进行。⑥地坪处理过程中，对于电缆沟、轨道等按施工安装设计布置。

3.6两帮及顶部注浆锚杆注浆加固。

3.7喷射砼至原设计厚度。

4．施工中采取的主要技术措施

为保证试验效果，试验中应做到以下几点要求：

4.1应保证混凝土或喷层表面堵塞质量，对已出现的混凝土开裂或喷层裂隙应预先喷浆或用快硬水泥药卷堵塞，以免出现漏浆跑浆现象。

4.2注浆锚杆必须按规定的角度和间排距施工，靠近底板方向的底角锚杆应下扎15?以上。

4.3浆液配制需要根据合适的水灰比进行，还要布置专业人士认真不断搅拌桶内浆液，水泥进桶之前要经过精细，结块厉害的水泥不能够采用。

4.4水泥浆液调制好后，在注浆前需要加入合适的减水剂，搅拌均和后方可进行注浆。

4.5注浆时需要增强信号联络，确保准时停、注，并掌握好注浆压力。压力超出设计值时，应马上辩明原由设法解决，避免发生浆液飞出伤害人。

4.6注浆完成或中途暂停时，需要先听泵，关闭孔口阀门，打开注浆泵的卸压阀门，让浆液回入搅拌筒，等到管路和泵内的压力减小后，再打开活接头；假如发生堵管或停泵时间较长时，需要吸清水冲洗注浆泵与注浆管路，避免凝固。

4.7孔口止浆阀门需要等到浆液初凝后或压力减小后再卸下，通常30～45分钟后就可以。比如仍漏浆，应用纸、麻或快硬水泥药卷等堵住管口，避免浆液倒流，卸下的阀门需要马上清洗，以备需要时再用。

4.8每班各孔注浆参数应填入附表1中，以便分析围岩注浆量及可注性。

4.9注浆时人员应离开注浆孔1m（绝对不能正对孔口站立），以防孔口喷浆伤人。

参考文献：

[1]陈明辉;煤矿软岩巷道结构稳定性分析[J];山东煤炭科技;2007年02期

作者简介：

周建保，1979年生，男，毕业于河北建筑科技学院采矿工程专业，工程师，2003年8月至2014年6月在山东鲁泰煤业有限公司太平煤矿从事技术管理工作，2014年7月至今在山东鲁泰矿山工程有限公司工作。