拋渣注漿法在井筒過塌陷區(qū)段的應(yīng)用

陳映儒　潘長鑫

摘 要：在井筒過斷層破碎帶時常常用到的方法是使用錨桿網(wǎng)片及噴砼聯(lián)合支護(hù)形式，但在圍巖為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖且伴隨有斷層而造成已成型的井筒段井壁坍塌的情況下，采用上述的支護(hù)方法難以確保井筒能安全有效的施工。在施工馬坑鐵礦箕斗井附屬工程卸礦倉遇此種情況下，采用拋渣注漿的工藝對井筒段預(yù)注漿充填加固，最后獲得了成功。

關(guān)鍵詞：井筒；斷層坍塌；拋渣注漿法

中圖分類號：TD265 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）26-0063-01

馬坑礦業(yè)礦地質(zhì)賦存條件復(fù)雜，斷層多、巖溶率大、圍巖極為破碎區(qū)主要表現(xiàn)為強(qiáng)風(fēng)化性質(zhì)，膠結(jié)程度差。地質(zhì)勘探鉆孔鉆進(jìn)中常遇漏水和坍塌、取芯率低現(xiàn)象。馬坑礦業(yè)箕斗井附屬硐室卸礦倉+422～372 m標(biāo)高段在過破碎段時，其巖性主要為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，膠結(jié)性差，由于采用反井鉆到硐孔施工工藝，圍巖破碎區(qū)域長期處于通風(fēng)風(fēng)化狀態(tài)，雖采用錨桿+網(wǎng)片+噴砼聯(lián)合支護(hù)時仍出現(xiàn)礦倉井壁坍塌，如不及時對坍塌段處理，將會造成礦倉的井筒段進(jìn)一步坍塌，從而破壞已施工的工程，將使損失進(jìn)一步加大。采用拋渣注漿施工工藝處理的最大優(yōu)點是施工設(shè)備簡單，工藝操控方便，適應(yīng)性強(qiáng)。

1 施工方案

1.1 澆筑混凝土止?jié){墊層

在+422 m礦倉內(nèi)澆筑混凝土止?jié){墊層，從礦倉內(nèi)塌落的堆積矸石頂部位置一次性澆筑到+422 m礦倉上口水平，止?jié){墊厚度約5 m；止?jié){墊澆筑前可預(yù)埋注漿孔口管。

1.2 在混凝土止?jié){墊上部注2排漿孔

在混凝土止?jié){墊上部施工2排注漿孔，排距2 m，每排6個，孔徑φ42 mm，孔深3 m，下入φ42 mm×1 m止?jié){塞，注漿加固止?jié){墊上部井壁。

1.3 在礦倉混凝土止?jié){墊上鉆9個孔

在+422 m礦倉混凝土止?jié){墊上施工鉆孔9個。鉆孔根據(jù)巖石破碎情況分段反復(fù)掃孔復(fù)注，直至達(dá)到設(shè)計深度。

2 鉆孔設(shè)計及孔口管預(yù)埋

礦倉注漿鉆孔的布置

①注漿孔的孔數(shù)按下式計算：

N=3.14（D-2A）/L

式中：D為井筒凈徑，6.0 m；A為注漿孔與井壁距離，0.5 m；L為注漿孔間距，取2 500 mm。經(jīng)過計算得：N=6.28，取6個。

②鉆孔徑向傾角按下式計算：

α=tg-1（S+A）/H

式中：α為鉆孔在徑向上與豎直軸線的夾角；S為終孔位置在徑向上超出凈徑的距離，取S=5.0 m；A為注漿孔與井壁距離，0.5 m；H為段高，37 m。經(jīng)過計算得：α≈6 °48 ′，實際施工取7 °z。

先施工2個鉆孔充填+422 m～+402 m段塌空，孔深10 m，充填結(jié)束后再施工其他7個鉆孔。根據(jù)現(xiàn)場情況，在塌落嚴(yán)重區(qū)域（往電梯井方向）布置4個，外偏8 °，孔深38 m，往箕斗井方向布置鉆孔2個，礦倉荒徑往中心1 m位置，外偏3 °，孔深37.5 m，礦倉中心布置鉆孔1個作為檢查孔，垂直鉆孔，孔深37 m。

3 砼止?jié){墊的施工及技術(shù)要求

3.1 砼止?jié){墊厚度計算

采用單級平底型砼止?jié){墊。砼設(shè)計標(biāo)號為C30。根據(jù)平底型止?jié){墊公式計算厚度：

Bn=kP0r/[σ]+0.3r

式中：P0為注漿終壓，50 kg/cm2；[σ]為砼7 d的抗壓強(qiáng)度，20 kg/cm2；r為井筒掘進(jìn)半徑，取3.2 m；k為安全系數(shù)，取2.5。

根據(jù)理論計算，止?jié){墊應(yīng)為2.96 m，考慮到工作面現(xiàn)為塌落的浮矸，且+418 m位置出現(xiàn)片幫，最大片幫量1 m，為確保施工安全、方便，止?jié){墊施工至+422 m礦倉上口水平（與檢查巷道下口齊平），厚約5 m。

3.2 砼止?jié){墊施工

利用箕斗井地面攪拌系統(tǒng)按設(shè)計攪拌好混凝土后，在井筒內(nèi)接溜灰管從溜井斜坡道內(nèi)至+422 m水平，從井口直接溜灰澆筑止?jié){墊。施工砼止?jié){墊時，事先將準(zhǔn)備工作做好，確保連續(xù)施工，并用震動棒振實，嚴(yán)格按C30砼配合比施工，確保止?jié){墊施工質(zhì)量。

3.3 止?jié){墊以上井壁注漿

施工止?jié){墊時，觀察到+422 m水平上部繼續(xù)塌方，與礦方研究后決定，在塌空位置內(nèi)部加設(shè)鋼筋、錨網(wǎng)，然后噴射混凝土，再從+452 m水平廢棄反井鉆孔灌漿，漿液由地面攪拌，通過φ159 mm溜灰管直接落入，充填礦倉止?jié){墊上部塌空區(qū)，灌漿高度由+422 m的水平到+429 m的水平，約7 m。

為保證礦倉井壁抗壓強(qiáng)度，止?jié){墊上部井壁需進(jìn)行壁后注漿加固。設(shè)計布置鉆孔2排，第一排布置在止?jié){墊平面上，向下徑向傾角45 °，孔深4 m，均勻布置8個；第二排布置在止?jié){墊上部1 m，垂直井壁，孔深3 m，布置5個（下轉(zhuǎn)65頁）（上接63頁）。注漿鉆孔使用風(fēng)動鑿巖機(jī)施工，孔徑φ42 mm，下入φ42 mm無縫鋼管制作的注漿孔口管，一端加工成馬牙扣，纏麻下入孔內(nèi)，一端加工成絲扣，連接注漿球閥，孔口管長度1 000 mm。

3.4 止?jié){墊注漿加固

鉆孔施工前，應(yīng)對止?jié){墊進(jìn)行注漿加固。通過孔口管，對稱掃孔到止?jié){墊以下，對止?jié){墊進(jìn)行充填加固，保證止?jié){墊與周圍巖幫接觸面接觸密實，使其成為一個整體。加固注漿采用水灰比為2：1～0.75：1的水泥漿；封孔采用灰漿：水玻璃為4：1～2：1（體積比）的雙液漿，注漿壓力不超過5 MPa。

3.4.1 注漿作業(yè)流程

漿液經(jīng)攪拌系統(tǒng)攪拌后，經(jīng)注漿泵、輸漿管和注漿孔口管進(jìn)入受注巖層。注漿作業(yè)程序如下：接通注漿管路→連接孔口注漿裝置→壓水試驗→定量壓清水→注漿→達(dá)到注漿終壓停泵→沖洗輸漿管路→拆洗注漿泵→掃孔或鉆進(jìn)。

3.4.2 漿液的調(diào)配

單液水泥漿常用的水灰比為3：1、2.5：1、2：1、1.75：1、1.5：1、1.25：1、1：1、0.75：1、0.6：1和0.5：1；每次注漿的初始濃度根據(jù)壓水試驗測定的單位鉆孔吸水量進(jìn)行選擇；注雙液漿時，水泥漿與水玻璃體積比例為4：1～2：1。

每個鉆孔注漿時，一般先稀后濃。當(dāng)漿液在裂隙中沉析、充填階段，若壓力不升且進(jìn)漿量也不減時，應(yīng)逐漸加大漿液濃度；反之，若壓力上升快且進(jìn)漿量減少，應(yīng)降低注漿泵量，每更換一次漿液濃度，一般持續(xù)20～30 min。

4 結(jié) 語

注漿后恢復(fù)掘進(jìn)時，為防止對圍巖造成較大的震動，確保安全通過，掘進(jìn)施工要以“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌”為指導(dǎo)原則。由于破碎帶圍巖不穩(wěn)定，雖已注漿加固，在礦倉掘進(jìn)一次支護(hù)時，由錨網(wǎng)噴支護(hù)修改為槽鋼井圈+噴漿支護(hù)，增加一次支護(hù)強(qiáng)度。槽鋼井圈由18#槽鋼加工，間距（中對中）800 mm，每道井圈采用12根錨桿固定，錨桿使用φ20 mm×2 500 mm樹脂錨桿，噴漿厚度120 mm，砼等級C20。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉承明.工作面預(yù)注漿法處理巷道冒頂施工技術(shù)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2009，（12）.

[2] 朱克法.帷幕注漿施工技術(shù)在隧道斷層破碎帶的應(yīng)用[J].河北建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2006，（3）.

[3] 陳孫強(qiáng).小導(dǎo)管注漿在軟弱圍巖隧道進(jìn)洞施工中的應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技，2000，（3）.