特殊條件下大斷面硐室加固技術

特殊條件下大斷面硐室加固技術
六礦 尹衛平 王震 金國慶

內容提要 介紹了在地質條件差、壓力大等復雜條件下的大斷面硐室中，利用拱形支架、錨索注漿技術進行加固所采取的技術方案、施工工藝及取得的效果。
關鍵詞 拱型支架 注漿 錨索 大斷面硐室 加固
六礦戊二皮帶下山機頭硐室，位于二水平戊二采區的上部，東與戊8—22070工作面出煤道相連，西與戊二東翼集中巷相連，南邊為沒有回采的戊10—22110工作面，從已經揭露的地質條件可知，硐室向東42m處和54m處有2個落差分別為5.4m和9m的逆、正斷層，斷層附近的巷道由于受斷層的影響，造成頂板極為破碎，巷道原設計斷面由12.8m2收縮到4.68m2，可以說該處的地質條件較為復雜。
該硐室于2002年5月初開工，7月底竣工，原支護設計為鋼筋混凝土、錨網、錨索聯合支護，但半年之后，砼就開始掉皮，裂縫，兩幫開始變形收縮，到了2004年8月中旬，巷道收縮嚴重，原設計硐室寬為8m，實收縮到5.8m，更嚴重的是剛打好的基礎，不到一個月的時間被擠壓得嚴重裂縫和變形。
1 硐室的加固技術方案
針對該處的地質條件、原有的支護及圍巖的破壞狀況，經過分析論證提出以下加固方案：架拱形支架、噴漿、注漿及錨索支護。該方案將原來的錨網、錨索支護與圍巖連成一個整體，將被動支護轉化為主動支護方式，形成錨、架聯合支護結構，并充分調動圍巖自身承載能力，將圍巖作為支護結構的一部分，從而形成一個可靠有效的組合拱結構；改善支護的錨固方式，利用深部的注漿、注漿錨索支護和淺部的錨架支護手段組成聯合支護結構，共同承載，克服了單純的淺部錨架支護的缺陷，改善支護結構的受力狀態，提高支護結構的承載能力。
硐室加固施工工藝
2.1 硐室加固施工工序
(1)在影響硐室安全施工的范圍內，做好一些臨時工作。即首先搭好工作臺，為鉆眼、裝藥、架棚和以后的注漿及注漿錨索作好充分的施工準備。
(2)在硐室需要加固的范圍內，嚴格按給出的中心、腰線，首先破砼，而后架拱形棚子，棚距500mm，頂板及兩幫采用500mm×500mm的鋼筋網背板，上面充填粉煤灰或者破碎巖石。
(3)拱形棚子架好以后，開始進行噴漿，及時封閉圍巖和支架表面空隙，為實施注漿及注漿錨索加固做好準備。
(4)打注漿錨索孔，并且安裝注漿錨索，而后開始注漿，保證支架背后及破碎區充填密實，形成一個可靠有效的組合拱結構。
(5)注漿完工一周后，開始張拉錨索，然后把錨索用20號槽鋼連接，壓緊拱形支架并聯鎖，使支架實現主動支護。
(6)最后再進行一次復噴，以改善加固后的硐室表面狀況。
2.2 注漿錨索施工工藝
(1)鉆眼。鉆眼時，先使用Φ50mm的鉆頭進行鉆眼，而后再用Φ75mm、Φ100mm的鉆頭進行擴孔。
(2)安裝錨索。把盤點圈的錨索解開順直，檢查沒有破損后，用人工推送入孔，直到終點。推送中注意不要損壞注漿管，排氣管與鋼絞線的綁結點。錨索推送到位后，還要吹一下排氣管，檢查是否通氣。如排氣管受堵，必須拉出錨索，檢查堵氣原因，排除障礙后重新推送。
(3)漿液的配制。漿液為水泥砂漿，采用525號早強硅酸鹽水泥和粒徑小于2mm的中細砂，按照水泥：砂：水=1：1：0.5比例配制，還要加入1%減水劑，以改善漿液的和易性和流動性。水泥漿必須攪拌均勻，并在注漿過程中不得停止攪拌。注漿口采用快凝水泥。
(4)注漿工作。采用KUBJ型注漿泵注漿，注水泥砂漿要用孔口注漿管，孔口注漿管用長300mm的鋼管，一端伸入孔口，另一端與注漿泵膠管連接，鋼管直徑以能與膠管緊密連接為準，連接好孔口注漿管，并用鐵絲綁緊。檢查排氣管，確認暢通后開機注漿，直到排氣管不再排氣或排出稀漿，停泵，撤下注漿管，對注漿機具及時進行清洗。
(5)錨索的張拉。水泥砂漿錨索應在一周以后進行張拉，使錨索產生預應力，對圍巖起到主動承載的作用，能及早有效地阻止圍巖松動位移。張拉機具為專用STDB0.55×630高壓油泵和千斤頂。張拉時，先找平孔口，安裝墊板和錨具，安設好千斤頂，開動油泵逐根鋼絞線分二次張拉到設計預應力值，退下千斤頂后，錨具和鎖片自動鎖緊錨索。
2.3 加固支護材料及支護參數
拱型棚子用29U型鋼，棚距500mm，幫頂用錨網背板密背，空幫、空頂部分用粉煤灰或矸石充填；注漿錨索用Φ15.24mm×13500mm，間排距1.5m×1.5m，錨固深度13m，錨索錨固力不低于40kN。
3 應用效果
在對二水平戊二皮帶下山機頭硐室架設拱型棚子、注漿錨索、噴漿支護后，通過對圍巖位移變形、圍巖松動圈、結構載荷測量得出以下結論：
(1)兩幫及頂板分別在30d和45d內達到穩定，位移速度小于0.15mm/d，說明圍巖移動已穩定。
(2)圍巖深部位移變化很小，說明巖體內破碎區域發展很小，現有的支護形式抑制了圍巖松動圈的發展。
(3)錨索錨固力達到了設計要求。從巷道外觀上看，硐室的外觀完整，無破損、無裂縫、無正在擴展的裂紋，斷面形狀、規格符合設計要求。