注浆加固处理斜井大冒顶

陈旭忠,周华群

(1.大同煤矿集团公司,山西大同 037003;2.北京中煤矿山工程公司,北京 100013)

注浆加固处理斜井大冒顶

陈旭忠1,周华群2

(1.大同煤矿集团公司,山西大同 037003;2.北京中煤矿山工程公司,北京 100013)

在处理某矿斜井大冒顶事故中,采用注浆加固冒顶区,制造人造假顶施工,仅用12d顺利通过冒顶区。实践证明,这种方法安全、可靠,经济效益显著。

注浆;大冒顶;斜井;人造假顶

M ethod of Treating Large-scale Roof Falling with Grouting

某矿设计年产量为 0.3Mt/a,采用一对斜井单水平开拓方式。主斜井井筒施工过东沟断层时,由于断层走向与斜井倾向夹角小,巷道穿过破碎带距离长,施工中未重视壁后充填支护质量,断层岩石松软而出现大面积冒顶。用通常的插板法或锚喷法处理该冒顶区难以通过。经综合分析,决定采用人造假顶法施工,仅用 12d就安全顺利地通过了冒顶区,节约了大量木材,降低了工程造价。成巷后,经过 6a的长期观测,未发现任何异常现象。实践证明,这一技术可靠,技术经济效益可观。

1 工程概况

某矿主斜井井筒长 762m,坡度 30°,副斜井井筒 827m,坡度 27°,断面为净宽 4.0m、高 3.1m的圆缺拱形,支护方式为料石墙、混凝土拱,厚度400mm。主斜井井筒施工至 665m通过东沟断层时,岩性为泥岩,破碎带有淋水现象。东沟断层为正断层,上盘为灰白色粉砂岩,下盘为砂质泥岩,由于断层倾角与井筒倾角夹角小,巷道穿过破碎带距离长,下山坡度大,以及施工中拱顶充填不实等原因,造成长 19m、高 16m、宽 7m的大冒顶。冒顶范围为668～687m,其中668～676m的空顶是受工作面顶板充填物牵引和自重影响下滑,使本来已充填的冒顶区又重新变成了空顶。

2 施工方案选择

2.1 插板法施工

插板法施工是一种超前临时支护方法,先在围岩坚固的巷道中立好 2～3架木架,排间距在500mm左右,并打好斜撑及横杆固定,然后从后一排支架横梁上打入一排木板或圆木,长度约为4m,并在两端适当插入木板,防止小块岩石落下伤人,这样就形成了一段人工巷道,可以进行清渣直至架下一排支架,然后用同样方法立架,打入木板,直至通过冒顶区。这种方法工人的劳动强度大,施工不是十分安全。插板法施工示意见图 1。

图1 插板法施工

2.2 人造假顶法施工

即打封闭墙、预埋注浆管,在注浆的同时,在后巷顶开窗口喷砂石等骨料。人造假顶法是通过注浆的渗透固结和挤压密实作用,将冒落岩块粘结成有自承能力并有一定抗压强度的完整围岩,改善施工条件,从而通过冒顶区的一种施工方法。采用32.5号普通硅酸盐水泥浆液,并选择适宜的注浆参数,使加固密实后的围岩强度和结构特征,能够满足巷道施工对围岩稳定性的要求。见图 2人造假顶施工示意。

3 注浆参数及注浆机具

注浆压力 由于冒落体孔隙率大,浆液渗透力强,注浆目的是固结冒落体,注浆终压选择 0.5～0.8MPa。

浆液浓度 考虑到冒落体孔隙率大,选择浆液浓度 (水灰比)为 0.75∶1。

图2 人造假顶施工示意

注浆量 主斜井断层带附近冒顶区空顶范围较大,具体尺寸是:最大高度 16m、平均宽度 7m、长度 19m。这样大的空顶区要充满浆液则要消耗大量水泥,经济上不合理。根据巷道自然拱原理,拱顶上只要能保证 3～4m厚的稳定围岩,即能使巷道安全通过。设计按拱顶上 4m厚做为注浆加固的密实高度。在施工过程中破碎岩石还会垮落,对其采用喷射混凝土覆盖,并用注浆进行加固。考虑垮落的岩石孔隙较大,根据经验,设计水泥用量 80t,实际施工中消耗水泥 88t。

注浆管 砌止浆墙时,预埋 8根 <50mm长5m的钢管,其中 2根为检查孔管,由于冒顶区是分次冒落的,在冒落初期巷道未堵之前将注浆管预先埋入。

注浆泵的选择 冒顶区注浆适宜使用压力小、流量大的注浆泵,根据现有设备采用 KBY-50/70型液压注浆泵,压力:0.5～7MPa,功率:11kW,流量:50L/min,外形尺寸:1300mm×720mm× 700mm,重量:300kg。

4 注浆结束标准

(1)实际浆液注入量大于或接近设计注入量。

(2)注浆终压呈现律性增加,达到设计终压。

(3)注浆浆液扩散到设计注浆高度。

5 止浆墙的设计

由于注浆压力小,采用双层料石墙,并在中间充填 100mm厚混凝土,料石墙总厚度 700mm,外部喷射 100mm厚混凝土,以确保止浆墙不漏浆。

6 技术经济效益分析

采用注浆人造假顶法施工与用插板绞架法施工相比,技术经济效益十分显著。按水泥 210元/t;人工 30元/(工·d);木材 700元/m3;机械 200元/(台·班)计算,可节约工程造价 17万元,见表1。

表1 人造假顶法与插板绞架方法对比

7 结束语

(1)采用注浆人造假顶法施工通过斜井冒顶区,特别适合于冒顶范围较大的情况,用此方法,施工人员完全在冒顶区之外施工,安全、可靠。

(2)采用注浆人造假顶法,在冒顶区较高时,不必将整个冒顶区用浆液充满注实,而只需注至巷道拱顶上 3～4m的位置,这样可节省大量水泥材料和人工,技术经济效益好。

(3)采用注浆人造假顶法处理大冒顶,不需要空顶稳定时间,冒顶后即可确定施工方案,施工环境好,工人劳动强度低,易于组织快速施工。

(4)采用注浆人造假顶法与用插板绞架法施工相比,技术经济效益显著,据保守的方法计算,可节约工程造价17万元。

[责任编辑:王兴库]

TD265.4

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1006-6225(2010)03-0075-02

2010-03-16

陈旭忠 (1971-),男,硕士研究生,高级工程师,现任大同煤矿集团公司副总经理。