焦家金矿—630贯通大巷塌方综合处理方法

王辉 刘兆满

摘 要：焦家金矿-630贯通大巷岩石极为破碎，塌方时有发生，经过多次实践总结出一套适用的塌方综合处理方法，即利用U型钢拱架对塌方区后段进行支护加固，待塌方区稳定后施工小管棚超前支护稳定塌方区，并通过小导管注浆固结塌方体形成人工假顶，控制爆破快速安全的通过塌方区。事实证明前方封堵、后方加固，对塌方区形成合围的塌方处理方法在焦家金矿的应用是成功的。

关键词：塌方综合处理 管棚超前支护 小导管注浆

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0112-01

本次塌方地点位于焦家新主竖井至焦家-270盲竖井-630 m贯通大巷双轨巷段，处于一条较大的破碎带中，掘进断面6 m×3.75 m，跨度较大，塌方体为松散块状，但遇水则变为软泥状，巷道两帮岩石较为稳固没有发生明显塌方，塌方主要集中在拱顶，塌方区下口跨度延巷道前进方向约4 m，横向跨度约5 m，上方塌落高度约12 m。根据现场塌方情况决定先对塌方区后段进行U型钢拱架支护，然后施工管棚超前支护并通过小导管注浆固结塌方体制造人工假顶的方式通过塌方区。

1 塌方区处理方案

1.1 钢结构支护稳固塌方区后段。

首先采用素喷C20砼封堵断层塌落体，喷砼厚度20 cm，在喷砼10 cm后在喷砼层表面铺设金属网片后再喷砼10 cm，以加强喷砼层强度，避免在后续注浆过程中由于压力过大造成喷砼层开裂跑浆。喷砼结束后对塌方区后段3米范围内36#U型钢拱架进行支护，根据塌方地点的情况拱架间距设计80 cm，拱架间用Φ18 mm钢筋焊接，拱顶连接5道，两帮各3道，拱架底角位置铺设20 cm×20 cm×10 mm铁板，防止拱架下沉，并对该区域喷射C20砼至与拱架内侧齐平。钢拱架的作用一是加强塌方后段的稳定性；二是后续处理过程中用于支撑小导管和管棚钢管，便于后续施工。

1.2 施工管棚超前支护

钢管选用Φ42 mm无缝钢管，管长5 m，环向间距30 cm，水平搭接长度设计1 m，外插角15°，于起拱线以上呈半圆形布置。管棚超前支护的主要作用有三方面：一是在巷道轮廓线外按照一定的外插角和一定的环向间距贯穿塌方体并与塌方前段较稳固围岩搭接，使其环向形成钢管棚架，使初期的巷道支护及开挖作业安全性得到提高；二是通过后续的小导管注浆，钢管与水泥浆、塌方体固结后形成毛石混凝土固结体，从而使塌方段围岩的自稳能力及承载能力大大提高，有效防止围岩的变形；三是在巷道开挖阶段能够与U型钢拱架组合成刚性支护结构，使得承载能力进一步加强，有效提高巷道掘进过程中对围岩变形所产生压力的抵抗力。

1.3 对塌方段进行小导管注浆。

注浆小导管采用Φ40 mm无缝钢管，长度为2.5 m和5 m搭配使用，钢管前端用气焊切割成锥形以便于安装，管壁透浆孔加工成梅花状，孔间距：纵向200 mm，环向400 mm，孔径10 mm，小导管沿拱顶环向布置，穿插于管棚钢管之间，环间距300 mm，外插角设计30°～45°，可视现场实际情况进行调整。注浆浆液采用双液浆，水泥与水玻璃配比为1∶1，注浆终压12MPa。注浆开始阶段必须控制好注浆压力和流量，开始时采取低压力、中流量注入，待注浆压力逐步提升时，注浆流量也应相应降低，当注浆压力升至终压时，要继续保持注浆5 min以上才能结束。注浆应左右对称，并由上而下进行，以尽量消除相邻导管间的相互影响，使浆液能够达到最好的扩散效果。需要热别注意的是如果注浆长时间不上压，应采取间歇式注浆方法反复进行注浆，以避免浆液大量流入空区浪费材料，从而节约经济成本。

1.4 塌方体开挖阶段处理方法

注浆结束后，管棚钢管、注浆小导管、塌落体、注浆混凝土共同组合成人工假顶，实现管棚横向成拱，纵向成梁的支撑作用，待浆液凝固后即可进行巷道掘进工作。巷道开挖必须采取光面爆破，适当减少装药量，控制爆破强度，每循环掘进1 m，并采取二次成巷，以减小爆破对顶板的影响，巷道成型后要第一时间对工作面揭露情况进行查看，视现场情况决定是否需要进行喷砼处理，喷砼的作用主要有两方面：一是防止顶板落实伤人；二是提供一定的初期支护强度，防止现场情况进一步恶化，减小巷道二次塌方的可能性。在喷砼结束后即可进行U型钢拱架支护。考虑到顶板塌落高度较大，空区下方段拱架间距设计50 cm，视工作面揭露情况可以适当调减拱架间距，拱架外侧铺设钢筋水泥盖板后进一步喷砼处理。水泥盖板规格：长1 m，宽0.3 m，厚0.05 m，规格不宜过大，以便于灵活铺设，喷砼要喷至与拱架内侧齐平。部分水泥盖板上要提前预留注浆孔，在喷砼前要将注浆管预埋，注浆管预埋的位置及数量要根据工作面两帮及顶板揭露情况现场确定，这样便于后期对水泥盖板与巷道围岩之间的空隙进行灌浆充填。

2 施工工艺要求

（1）塌方段U型钢拱架支护底角部分铁板的焊接十分重要，特别是在积水巷道和原岩松软巷道中更是必不可少。铁板的焊接可以增大U型钢拱架的受力面积，从而有效防止拱架下沉和变形，提高U型钢拱架的稳定性，防止喷砼层开裂，对支护的整体性能影响很大。

（2）钢筋水泥盖板在两帮底角部分进行铺设时，要尽量对底部进行封闭处理，确保后期喷砼处理后可以达到良好的封闭效果，不会在壁厚灌浆过程中跑浆；在壁后灌浆时，要由上而下、左右对称进行，并严格控制好灌浆压力，时刻观察喷砼层变化及跑浆情况，以防止压力过大对喷砼层造成破坏。

3 塌方处理效果

本次处理塌方历时39天，揭露的18 m巷道岩性基本相同，均采用管棚超前支护的方法安全通过，沒有发生安全事故。虽然在巷道开挖过程中也出现过数次塌方，但由于超前管棚的支撑作用，塌方规模不大，及时喷砼处理均能平稳度过。经过上述方法处理过的巷道无论在安全上还是质量上都取得了良好的效果，U型钢拱架与管棚相结合的刚性支护可以有效支撑巷道顶板压力，而后续的璧后灌浆充填处理使得巷道的整体支护性能大大提高，经过半年多的观察，巷道稳定性良好，U型钢拱架没有发生明显变形，内侧喷砼层也没有因为顶板压力产生裂缝，达到了设计预期效果。

参考文献

[1] 徐干成，白洪才，郑颖人.地下工程支护结构[M].北京：中国水利水电出版社，2002.