深井馬頭門(mén)軟弱圍巖控制技術(shù)

孔翔

【摘 要】論文以潘一東井副井馬頭門(mén)軟弱圍巖控制工程為實(shí)例，介紹了深井大斷面馬頭門(mén)工程的支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及圍巖控制技術(shù)。

【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(guān)鍵詞】深井；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；圍巖控制

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

【中圖分類(lèi)號(hào)】TD354 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0152-02

1 工程概況

潘一東礦井副井馬頭門(mén)東西長(zhǎng)74m，其中東馬頭門(mén)24m，西馬頭門(mén)50m，馬頭門(mén)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)含信號(hào)硐室等12個(gè)硐室，馬頭門(mén)設(shè)計(jì)為直墻半圓拱形，主要位于花斑泥巖中，墻1m以下為砂質(zhì)泥巖，馬頭門(mén)上下段井筒處于花斑泥巖、砂質(zhì)泥巖中。馬頭門(mén)共設(shè)計(jì)6個(gè)斷面，最大掘進(jìn)斷面97.2m2，最小掘進(jìn)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(hù)形式采用錨網(wǎng)索噴+鋼筋混凝土支護(hù)。

2 馬頭門(mén)支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖控制技術(shù)

由于馬頭門(mén)及其上下段井筒均處于花斑泥巖、砂質(zhì)泥巖軟巖中，根據(jù)馬頭門(mén)施工特點(diǎn)和施工工藝，馬頭門(mén)支護(hù)和圍巖控制技術(shù)采取抗放結(jié)合，以主動(dòng)強(qiáng)力支護(hù)為主的技術(shù)路線，通過(guò)優(yōu)化工程支護(hù)結(jié)構(gòu)，有步驟分次實(shí)施針對(duì)性支護(hù)和圍巖控制。

2.1 井筒地面預(yù)注漿

在地面預(yù)注漿施工時(shí)，明確馬頭門(mén)段為重點(diǎn)注漿段，采用標(biāo)號(hào)為42.5的普通硅酸鹽水泥單液漿，水灰比0.75：1。注漿時(shí)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(shí)。

2.2 優(yōu)化馬頭門(mén)上下段井筒支護(hù)結(jié)構(gòu)

副井馬頭門(mén)上下段井筒段井壁設(shè)計(jì)優(yōu)化為錨網(wǎng)噴+雙層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，錨桿為Φ22mm、長(zhǎng)2500mm 的高預(yù)應(yīng)力錨桿，間排距800mm×800mm，噴射混凝土厚度70mm，強(qiáng)度C20；鋼筋環(huán)筋Φ25mm，豎筋Φ22mm，壁厚850mm；拱頂、搖臺(tái)窩下部各增設(shè)2道暗圈梁，南、北側(cè)井筒與馬頭門(mén)相貫處壁各增設(shè)2道暗梁，增強(qiáng)了井壁抗側(cè)壓的能力。

2.3 優(yōu)化馬頭門(mén)支護(hù)結(jié)構(gòu)

①突出錨索強(qiáng)力支護(hù)作用。馬頭門(mén)支護(hù)設(shè)計(jì)為錨網(wǎng)索噴+鋼筋混凝土聯(lián)合支護(hù)形式。前期掘進(jìn)時(shí)采用錨網(wǎng)索噴支護(hù)，錨桿采用Φ22×2500mm高強(qiáng)錨桿，間排距800×800，噴射混凝土厚度70mm，強(qiáng)度C20。錨索規(guī)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(pán)采用300×300×16mm鋼板+300mm長(zhǎng)16#槽鋼+160×100×14mm鋼板，每根錨索4根Z2360型錨固劑固定，預(yù)緊力15t；錨索施工緊跟迎頭。

②優(yōu)化注漿參數(shù)，選擇合理時(shí)機(jī)注漿加固圍巖。經(jīng)監(jiān)測(cè)分析，在硐室開(kāi)挖后15～20天注漿，效果較好。注漿采取淺、深孔兩次輪注技術(shù)。先淺孔注漿，形成淺部圍巖支承圈和止?jié){層；后深孔注漿，防止深部圍巖松動(dòng)離層，增強(qiáng)圍巖的主動(dòng)承壓作用。注漿順序?yàn)椋鹤⑾锏住蓭汀⒐绊敗襞泡喿?。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(yōu)化鋼筋砼支護(hù)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)防底鼓、抗側(cè)壓能力。在馬頭門(mén)東西兩側(cè)搖臺(tái)窩最大斷面處，支護(hù)碹體內(nèi)設(shè)置巷道環(huán)梁，環(huán)梁長(zhǎng)1000mm、寬750mm；梁環(huán)筋12Φ20mm，箍筋Φ12 @200mm。硐室增設(shè)底拱，形成閉合環(huán)性支護(hù)，消滅了底板自由面，增強(qiáng)了硐室整體性，提高了硐室抗壓效果。

3 馬頭門(mén)連接處加固支護(hù)

①圈梁加固。馬頭門(mén)段井筒內(nèi)采用架36U型鋼圈梁加固，馬頭門(mén)拱頂及搖臺(tái)下部各架設(shè)2組，每組3～5圈，圈梁與圈梁之間通過(guò)鋼板連接成整體。

②錨索鋼梁加固。對(duì)井筒掘砌時(shí)施工的東西馬頭門(mén)采用錨索梁加強(qiáng)支護(hù)，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(guī)格Φ22×7300mm。

③深孔注漿。對(duì)馬頭門(mén)對(duì)應(yīng)處井筒及東西馬頭門(mén)各5m段進(jìn)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(mén)變形、應(yīng)力監(jiān)測(cè)

為了解永久支護(hù)的安全狀況，對(duì)副井馬頭門(mén)關(guān)鍵部位襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力及變形監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀況，通過(guò)在永久支護(hù)內(nèi)埋設(shè)混凝土應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)混凝土的應(yīng)變大小。共布置了4個(gè)斷面，在每個(gè)斷面上沿環(huán)向布置鋼筋計(jì)7個(gè)，混凝土應(yīng)變計(jì)7個(gè)，沿走向布置鋼筋計(jì)2個(gè)，沿走向布置混凝土應(yīng)變計(jì)2個(gè)。

根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)變形曲線及現(xiàn)場(chǎng)情況分析，設(shè)計(jì)的支護(hù)方式有效控制了副井馬頭門(mén)超大斷面硐室的圍巖穩(wěn)定，掘進(jìn)影響結(jié)束后，硐室圍巖的應(yīng)力、應(yīng)變均趨于穩(wěn)定，圍巖變形量控制在允許范圍內(nèi)，效果顯著，如圖1所示。現(xiàn)場(chǎng)相鄰巷道的施工影響硐室圍巖的穩(wěn)定，如副井管子道的施工影響原本趨于穩(wěn)定的硐室圍巖，應(yīng)力、應(yīng)變重新分布，施工影響結(jié)束后硐室圍巖重新趨于穩(wěn)定。馬頭門(mén)工程完工已近半年，應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)已穩(wěn)定，再未出現(xiàn)碹體開(kāi)裂、掉塊現(xiàn)象，目前工程狀況良好。

5 結(jié)語(yǔ)

①大斷面工程要突出錨索強(qiáng)力支護(hù)和注漿加固作用，控制軟弱圍巖位移在允許范圍內(nèi)，對(duì)改善圍巖自身的承載結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵。

②開(kāi)展圍巖位移變形及應(yīng)力監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)修改完善支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)方案對(duì)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(jié)合，以主動(dòng)強(qiáng)力支護(hù)為主的技術(shù)路線，并在鋼筋混凝土碹體內(nèi)設(shè)置暗梁、暗柱、圈梁等工程結(jié)構(gòu)，有步驟分次實(shí)施針對(duì)性支護(hù)和圍巖控制措施，能夠滿足工程的安全和使用要求。