论文部分内容阅读
【摘 要】 本文以华煤集团有限公司施工的核桃峪矿井主斜井掘砌工程为背景，该工程工作面遇一导水断层，文章详细介绍了针对该断层裂隙破碎带采取“注浆充填、加固围岩，管棚超前预注，采用钢支架网喷+钢筋混凝土全断面支护方式”。
【关键词】 斜井断层；施工技术
一、工程概况
华煤集团有限公司施工的核桃峪矿井主斜井掘砌工程，于2010年3月3日，井筒施工至1230m时，工作面遇一导水断层，所揭露的岩性为黄色软泥岩并伴有块石充填物，巷道左上部发生冒顶，同时出现大量涌水，水量达到300m3/h，随即停止工作面掘进，加大主斜井排水能力，并召开现场专题会研究决定：施工混凝土止浆墙进行工作面超前探水预注浆。根据探水钻孔水文地质资料分析，工作面前方42m范围属裂隙破碎带，充有大量积水和淤泥，探水量达240m3/h。
为了安全顺利穿越该断层破碎带，经过专题会议研讨决定，针对该断层裂隙破碎带采取“注浆充填、加固围岩，管棚超前预注，采用钢支架网喷+钢筋混凝土全断面支护方式”。在掘进施工过程中采用“短掘短支”，成功地穿越了该断层破碎带，达到了预期目标。
二、主要施工技术
1、断层破碎带注浆充填、加固
（1）止浆墙设计及施工
主斜井井筒掘进到1230m时出现宽度较大的裂隙群带，裂隙中充有大量积水和淤泥，涌向工作面。由于巷道迎头为构造破碎带，冒落涌水后已不具备开孔注浆堵水条件，因此在堵水之前，应先砌筑混凝土止浆墙及碎石滤水层。止浆墙结构及注浆见图1。
为施工简洁方便，止浆墙选为平面型结构，浇筑混凝土标号为C30，止浆墙厚度经计算为2.3m，施工厚度确定为3m。
止浆墙施工前，在距迎头退后8.3m处，将巷道底部清至实底，先砌筑一道500mm厚的砖墙作为隔水墙，之后距底板向上1m位置预埋4根φ159mm无缝钢管作导水管将涌水导入临时泵仓，在隔水墙外侧向后退3米处支模板，浇注C30混凝土，止浆墙浇注至巷道拱基线上2.2m时，预埋2根φ45mm无缝钢管作为注浆检查孔及注浆管。
施工止浆墙时，外模用木板立设。木板的厚度5—10cm，并稳定牢靠，防止在浇筑混凝土时变形。外模可与混凝土浇筑同时进行，边立模边浇筑。混凝土搅拌时要严格配比，搅拌均匀，边浇筑边振动捣实，注意底部、边角，使之与围岩很好结合。混凝土中可加入早强剂。
（2）注浆充填、加固裂隙群带
注浆浆液选用水泥、水玻璃双液浆。水泥为P.O42.5R普通硅酸盐水泥；水玻璃：模数M2.4～3.4，浓度30～45Be′。
注浆方式：分段前进式，段长40m，注浆终压6-8MPa。
注浆顺序：先注顶板、后注两帮；先注外圈、后注里圈；先充填冒落区、后加固破碎区。
注浆孔布置：由于1230米处岩石松软破碎，左肩冒落，所以采用扇形+放射状布孔方式。先采用扇形短孔对左肩冒落区充填注浆，后用全断面布置的放射状的注浆孔对裂隙破碎带进行堵水注浆。注浆孔布置见图2。
注浆施工：分别选用两台ZDY-620型地质探水钻机凿孔，孔径65mm。注浆插管用φ63mm钢管制作，插管长度2.5m。插管插入注浆孔内并固定牢固后，用阀门连接注浆管进行注浆。注浆泵选用2TGZ-120/105型和2TGZ-60/210双液注浆泵各一台，两台同时注浆。注浆站布置在井下距工作面20m处。
2、管棚超前预注
根据超前探水钻孔探查结果，工作面前方断层破碎带长度达46m，破碎帶内水多泥多，井筒围岩承载能力差，开挖时极易发生冒顶、突水等事故。因此，必须采取超前加固措施，使围岩形成一整体，增强围岩承载能力。
（1）管棚参数
考虑到管棚施工的特点，结合工程实际，确定管棚施工参数为：管棚总长度48m，选用φ40mm（壁厚3.5mm）长度0.8m，施工简便，利于注浆。管与管的中心间距300mm。管棚参数见图3。
（2）管棚施工
为了保证施工质量，管棚孔开孔前先贴止浆墙严格按中腰线架设两副钢支架，再沿支架外边缘按中心距300mm的间距设置固定导向管，用做管孔导向。
管棚施工工艺：安装钻孔导向管→钻孔→清孔→安装管棚→封孔→管内注水泥水玻璃浆。
3、钢架网喷初次支护
管棚预注完成后，开始掘进施工，采用短掘短支方式向前施工。掘进时，对软泥岩部分采用强力风镐破岩，对硬岩部分采用放松动炮破岩，尽量减少对围岩的破坏。因巷道底板较软，钢支架架设时底脚设置混凝土垫块，两帮及顶部必须与围岩紧密接实。支架间排距不超过0.7m，相邻两架工字钢棚之间Φ16圆钢连接，每相邻两架棚之间共设6根拉杆，控顶距不超过1m，支护厚度为200mm，喷砼强度等级为C25。金属网选用菱形铁丝网，网孔50mm。
施工顺序为：掘进→铺钢筋网→架设钢支架→初喷混凝土。
4、单层钢筋混凝土全断面封闭支护
钢筋混凝土全断面支护在初次支护完成后进行。混凝土强度等级为C30，钢筋选用直径20mm螺纹钢，其间排距为300×300mm。混凝土浇筑巷底时要在迎头开挖一水窝排水，在后巷设拦水槽截水，防止底板水影响混凝土浇筑质量。
5、效果检验
核桃峪矿井主斜井通过采取对断层破碎带注浆充填、加固围岩，管棚超前预注，钢支架网喷+钢筋混凝土全断面支护等施工技术，安全快速地穿过了该断层破碎带，经过半年的变形观测，巷道稳定，成效显著。
6、结论
通过含有大量的水和淤泥的断层破碎带本来是件比较困难的事情。但根据技术人员现场施工指导研究得出结论：由于采用注浆充填、加固围岩，管棚超前预注，钢支架网喷+钢筋混凝土全断面支护等综合施工技术，致使核桃峪主斜井成功穿过了该断层破碎区段。
【关键词】 斜井断层；施工技术
一、工程概况
华煤集团有限公司施工的核桃峪矿井主斜井掘砌工程，于2010年3月3日，井筒施工至1230m时，工作面遇一导水断层，所揭露的岩性为黄色软泥岩并伴有块石充填物，巷道左上部发生冒顶，同时出现大量涌水，水量达到300m3/h，随即停止工作面掘进，加大主斜井排水能力，并召开现场专题会研究决定：施工混凝土止浆墙进行工作面超前探水预注浆。根据探水钻孔水文地质资料分析，工作面前方42m范围属裂隙破碎带，充有大量积水和淤泥，探水量达240m3/h。
为了安全顺利穿越该断层破碎带，经过专题会议研讨决定，针对该断层裂隙破碎带采取“注浆充填、加固围岩，管棚超前预注，采用钢支架网喷+钢筋混凝土全断面支护方式”。在掘进施工过程中采用“短掘短支”，成功地穿越了该断层破碎带，达到了预期目标。
二、主要施工技术
1、断层破碎带注浆充填、加固
（1）止浆墙设计及施工
主斜井井筒掘进到1230m时出现宽度较大的裂隙群带，裂隙中充有大量积水和淤泥，涌向工作面。由于巷道迎头为构造破碎带，冒落涌水后已不具备开孔注浆堵水条件，因此在堵水之前，应先砌筑混凝土止浆墙及碎石滤水层。止浆墙结构及注浆见图1。
为施工简洁方便，止浆墙选为平面型结构，浇筑混凝土标号为C30，止浆墙厚度经计算为2.3m，施工厚度确定为3m。
止浆墙施工前，在距迎头退后8.3m处，将巷道底部清至实底，先砌筑一道500mm厚的砖墙作为隔水墙，之后距底板向上1m位置预埋4根φ159mm无缝钢管作导水管将涌水导入临时泵仓，在隔水墙外侧向后退3米处支模板，浇注C30混凝土，止浆墙浇注至巷道拱基线上2.2m时，预埋2根φ45mm无缝钢管作为注浆检查孔及注浆管。
施工止浆墙时，外模用木板立设。木板的厚度5—10cm，并稳定牢靠，防止在浇筑混凝土时变形。外模可与混凝土浇筑同时进行，边立模边浇筑。混凝土搅拌时要严格配比，搅拌均匀，边浇筑边振动捣实，注意底部、边角，使之与围岩很好结合。混凝土中可加入早强剂。
（2）注浆充填、加固裂隙群带
注浆浆液选用水泥、水玻璃双液浆。水泥为P.O42.5R普通硅酸盐水泥；水玻璃：模数M2.4～3.4，浓度30～45Be′。
注浆方式：分段前进式，段长40m，注浆终压6-8MPa。
注浆顺序：先注顶板、后注两帮；先注外圈、后注里圈；先充填冒落区、后加固破碎区。
注浆孔布置：由于1230米处岩石松软破碎，左肩冒落，所以采用扇形+放射状布孔方式。先采用扇形短孔对左肩冒落区充填注浆，后用全断面布置的放射状的注浆孔对裂隙破碎带进行堵水注浆。注浆孔布置见图2。
注浆施工：分别选用两台ZDY-620型地质探水钻机凿孔，孔径65mm。注浆插管用φ63mm钢管制作，插管长度2.5m。插管插入注浆孔内并固定牢固后，用阀门连接注浆管进行注浆。注浆泵选用2TGZ-120/105型和2TGZ-60/210双液注浆泵各一台，两台同时注浆。注浆站布置在井下距工作面20m处。
2、管棚超前预注
根据超前探水钻孔探查结果，工作面前方断层破碎带长度达46m，破碎帶内水多泥多，井筒围岩承载能力差，开挖时极易发生冒顶、突水等事故。因此，必须采取超前加固措施，使围岩形成一整体，增强围岩承载能力。
（1）管棚参数
考虑到管棚施工的特点，结合工程实际，确定管棚施工参数为：管棚总长度48m，选用φ40mm（壁厚3.5mm）长度0.8m，施工简便，利于注浆。管与管的中心间距300mm。管棚参数见图3。
（2）管棚施工
为了保证施工质量，管棚孔开孔前先贴止浆墙严格按中腰线架设两副钢支架，再沿支架外边缘按中心距300mm的间距设置固定导向管，用做管孔导向。
管棚施工工艺：安装钻孔导向管→钻孔→清孔→安装管棚→封孔→管内注水泥水玻璃浆。
3、钢架网喷初次支护
管棚预注完成后，开始掘进施工，采用短掘短支方式向前施工。掘进时，对软泥岩部分采用强力风镐破岩，对硬岩部分采用放松动炮破岩，尽量减少对围岩的破坏。因巷道底板较软，钢支架架设时底脚设置混凝土垫块，两帮及顶部必须与围岩紧密接实。支架间排距不超过0.7m，相邻两架工字钢棚之间Φ16圆钢连接，每相邻两架棚之间共设6根拉杆，控顶距不超过1m，支护厚度为200mm，喷砼强度等级为C25。金属网选用菱形铁丝网，网孔50mm。
施工顺序为：掘进→铺钢筋网→架设钢支架→初喷混凝土。
4、单层钢筋混凝土全断面封闭支护
钢筋混凝土全断面支护在初次支护完成后进行。混凝土强度等级为C30，钢筋选用直径20mm螺纹钢，其间排距为300×300mm。混凝土浇筑巷底时要在迎头开挖一水窝排水，在后巷设拦水槽截水，防止底板水影响混凝土浇筑质量。
5、效果检验
核桃峪矿井主斜井通过采取对断层破碎带注浆充填、加固围岩，管棚超前预注，钢支架网喷+钢筋混凝土全断面支护等施工技术，安全快速地穿过了该断层破碎带，经过半年的变形观测，巷道稳定，成效显著。
6、结论
通过含有大量的水和淤泥的断层破碎带本来是件比较困难的事情。但根据技术人员现场施工指导研究得出结论：由于采用注浆充填、加固围岩，管棚超前预注，钢支架网喷+钢筋混凝土全断面支护等综合施工技术，致使核桃峪主斜井成功穿过了该断层破碎区段。