注漿加固處理斜井大冒頂

陳旭忠,周華群

(1.大同煤礦集團公司,山西大同 037003;2.北京中煤礦山工程公司,北京 100013)

注漿加固處理斜井大冒頂

陳旭忠1,周華群2

(1.大同煤礦集團公司,山西大同 037003;2.北京中煤礦山工程公司,北京 100013)

在處理某礦斜井大冒頂事故中,采用注漿加固冒頂區(qū),制造人造假頂施工,僅用12d順利通過冒頂區(qū)。實踐證明,這種方法安全、可靠,經濟效益顯著。

注漿;大冒頂;斜井;人造假頂

M ethod of Treating Large-scale Roof Falling with Grouting

某礦設計年產量為 0.3Mt/a,采用一對斜井單水平開拓方式。主斜井井筒施工過東溝斷層時,由于斷層走向與斜井傾向夾角小,巷道穿過破碎帶距離長,施工中未重視壁后充填支護質量,斷層巖石松軟而出現大面積冒頂。用通常的插板法或錨噴法處理該冒頂區(qū)難以通過。經綜合分析,決定采用人造假頂法施工,僅用 12d就安全順利地通過了冒頂區(qū),節(jié)約了大量木材,降低了工程造價。成巷后,經過 6a的長期觀測,未發(fā)現任何異常現象。實踐證明,這一技術可靠,技術經濟效益可觀。

1 工程概況

某礦主斜井井筒長 762m,坡度 30°,副斜井井筒 827m,坡度 27°,斷面為凈寬 4.0m、高 3.1m的圓缺拱形,支護方式為料石墻、混凝土拱,厚度400mm。主斜井井筒施工至 665m通過東溝斷層時,巖性為泥巖,破碎帶有淋水現象。東溝斷層為正斷層,上盤為灰白色粉砂巖,下盤為砂質泥巖,由于斷層傾角與井筒傾角夾角小,巷道穿過破碎帶距離長,下山坡度大,以及施工中拱頂充填不實等原因,造成長 19m、高 16m、寬 7m的大冒頂。冒頂范圍為668～687m,其中668～676m的空頂是受工作面頂板充填物牽引和自重影響下滑,使本來已充填的冒頂區(qū)又重新變成了空頂。

2 施工方案選擇

2.1 插板法施工

插板法施工是一種超前臨時支護方法,先在圍巖堅固的巷道中立好 2～3架木架,排間距在500mm左右,并打好斜撐及橫桿固定,然后從后一排支架橫梁上打入一排木板或圓木,長度約為4m,并在兩端適當插入木板,防止小塊巖石落下傷人,這樣就形成了一段人工巷道,可以進行清渣直至架下一排支架,然后用同樣方法立架,打入木板,直至通過冒頂區(qū)。這種方法工人的勞動強度大,施工不是十分安全。插板法施工示意見圖 1。

圖1 插板法施工

2.2 人造假頂法施工

即打封閉墻、預埋注漿管,在注漿的同時,在后巷頂開窗口噴砂石等骨料。人造假頂法是通過注漿的滲透固結和擠壓密實作用,將冒落巖塊粘結成有自承能力并有一定抗壓強度的完整圍巖,改善施工條件,從而通過冒頂區(qū)的一種施工方法。采用32.5號普通硅酸鹽水泥漿液,并選擇適宜的注漿參數,使加固密實后的圍巖強度和結構特征,能夠滿足巷道施工對圍巖穩(wěn)定性的要求。見圖 2人造假頂施工示意。

3 注漿參數及注漿機具

注漿壓力 由于冒落體孔隙率大,漿液滲透力強,注漿目的是固結冒落體,注漿終壓選擇 0.5～0.8MPa。

漿液濃度 考慮到冒落體孔隙率大,選擇漿液濃度 (水灰比)為 0.75∶1。

圖2 人造假頂施工示意

注漿量 主斜井斷層帶附近冒頂區(qū)空頂范圍較大,具體尺寸是:最大高度 16m、平均寬度 7m、長度 19m。這樣大的空頂區(qū)要充滿漿液則要消耗大量水泥,經濟上不合理。根據巷道自然拱原理,拱頂上只要能保證 3～4m厚的穩(wěn)定圍巖,即能使巷道安全通過。設計按拱頂上 4m厚做為注漿加固的密實高度。在施工過程中破碎巖石還會垮落,對其采用噴射混凝土覆蓋,并用注漿進行加固?？紤]垮落的巖石孔隙較大,根據經驗,設計水泥用量 80t,實際施工中消耗水泥 88t。

注漿管 砌止?jié){墻時,預埋 8根 <50mm長5m的鋼管,其中 2根為檢查孔管,由于冒頂區(qū)是分次冒落的,在冒落初期巷道未堵之前將注漿管預先埋入。

注漿泵的選擇 冒頂區(qū)注漿適宜使用壓力小、流量大的注漿泵,根據現有設備采用 KBY-50/70型液壓注漿泵,壓力:0.5～7MPa,功率:11kW,流量:50L/min,外形尺寸:1300mm×720mm× 700mm,重量:300kg。

4 注漿結束標準

(1)實際漿液注入量大于或接近設計注入量。

(2)注漿終壓呈現律性增加,達到設計終壓。

(3)注漿漿液擴散到設計注漿高度。

5 止?jié){墻的設計

由于注漿壓力小,采用雙層料石墻,并在中間充填 100mm厚混凝土,料石墻總厚度 700mm,外部噴射 100mm厚混凝土,以確保止?jié){墻不漏漿。

6 技術經濟效益分析

采用注漿人造假頂法施工與用插板絞架法施工相比,技術經濟效益十分顯著。按水泥 210元/t;人工 30元/(工·d);木材 700元/m3;機械 200元/(臺·班)計算,可節(jié)約工程造價 17萬元,見表1。

表1 人造假頂法與插板絞架方法對比

7 結束語

(1)采用注漿人造假頂法施工通過斜井冒頂區(qū),特別適合于冒頂范圍較大的情況,用此方法,施工人員完全在冒頂區(qū)之外施工,安全、可靠。

(2)采用注漿人造假頂法,在冒頂區(qū)較高時,不必將整個冒頂區(qū)用漿液充滿注實,而只需注至巷道拱頂上 3～4m的位置,這樣可節(jié)省大量水泥材料和人工,技術經濟效益好。

(3)采用注漿人造假頂法處理大冒頂,不需要空頂穩(wěn)定時間,冒頂后即可確定施工方案,施工環(huán)境好,工人勞動強度低,易于組織快速施工。

(4)采用注漿人造假頂法與用插板絞架法施工相比,技術經濟效益顯著,據保守的方法計算,可節(jié)約工程造價17萬元。

[責任編輯:王興庫]

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1006-6225(2010)03-0075-02

2010-03-16

陳旭忠 (1971-),男,碩士研究生,高級工程師,現任大同煤礦集團公司副總經理。