谈旋喷固结泥石流过断层施工技术

2012-08-15张思宾

山西建筑 2012年35期

张思宾

(山西晋正建设工程项目管理有限公司，山西运城 043300)

1 基本情况

探水工程实施的目的，是对矿区水文地质条件进行坑探验证，对其他工程的设计起到指导作用。本文案例中铝段村铝土矿7号进风井立井深182 m，井径3．5 m，立井落底后进行平巷施工，第一水平－90 m，施工石门通风巷道，断面为6．9 m2，在石门进入脉外运输巷30 m处与断层相遇，围岩为灰岩，裂隙发育，涌水量15 m3左右，由于地质资料不全且施工经验不足，爆破后大量泥石流涌出，最大的石头直径有800 mm，几经清理还是不断涌出，泥沙石头涌出多达1 000余立方米，后经注浆，治理效果不太明显没有通过。

2 施工工艺

2．1 设计支护方式

经研究决定开挖前对前方采用超前小导管注浆预支护，管径为40 mm，间距400 mm，钢管前段做成锥形，管身钻小孔直径为5 mm，间距300 mm。临时支护用25U型钢做拱架临时支护，间距1 000 mm(可根据现场实际情况加密)，两个钢架间用φ25 mm圆钢做4道拉撑。永久支护是钢筋混凝土，混凝土标号为C30，钢筋直径为14 mm，间排距是250 mm×250 mm，混凝土厚度为300 mm。

2．2 制定施工顺序

施工方案制定顺序是:施工止浆墙→施工超前小导管→向导管内注浆→破除止浆墙→开挖→安装U钢支架→绑扎钢筋→立模→浇筑混凝土→拆模。

2．3 施工难题

在工作面止浆墙施工完成后，施工超前小导管时，发现钢管无法打入，因为泥土中有石头，用钻机钻孔经常塌孔，钻杆拉出后孔就不见了，且石头时常卡住钻头无法拔出钻头，施工陷入困境。经现场查看分析，主要原因是前方的塌落体内泥沙自承力差，加之涌水大，这两方面是钻孔塌孔的主要原因。如果想办法提高塌落体的自承能力，只要形成钻孔施工就可以顺利施工，最理想的方法是冷冻，但是由于代价太高没有通过，后经现场技术人员与多方共同研究决定，采用向泥石流塌落体内射入水泥浆固结塌落体的办法，经现场取样实验在塌落体内加入10%～15%的水泥浆可以顺利成孔。

2．4 固结前方巷道周围泥石流段

经过讨论最后决定采用实验性向泥石流内射入水泥浆，固结泥沙与石头，给超前小导管注浆施工创造条件，为加快施工进度，在水泥浆中添加一定量的水玻璃。

1)钻孔。在止浆墙周边均匀布置，一次性把注浆孔全部打好，深度穿过墙体即可，间距400 mm，孔径40 mm，角度周边孔向外倾斜10°，最下面要多打2个～4个作为放水孔，由于孔多水少上部孔基本没有水流出，给射入水泥浆创造了良好条件，也是关键的步骤，如果不解决水的问题泥浆会被水冲走。要把水全部堵住水将会充满上方塌空区，给施工留下安全隐患，所以选用了先放后堵的方法，就是在施工过程中始终将水从底板引出，只要不影响施工质量就行，等断层过去了再进行治理，到时可以结合支护体后部充填注浆一同解决。

2)喷射浆液。从最高处的孔开始，安装注浆用的孔口管，将喷射导管从孔口管内打入塌落体内，两管间用麻线充填防止跑浆，深度以无法打入为准，用注浆机通过特制导管向塌方体内射入水泥浆与水玻璃浆，旋转导管并向外慢慢拉出，利用高压射流动力搅拌混合充填塌方体，以达到固结的目的。注完后在原孔附近重新钻孔，深度最终为6 m一段，掘4 m留2 m做止浆墙用。

3)设备。钻机:选用7655凿岩机，钻杆长度2．5 m与5．5 m两种，钻头直径40 mm。注浆泵:是利用堵水注浆用的双液注浆泵，型号是2TZ60/210，最高压力21 MPa，流量60 L/min。喷射导管:用直径16 mm，壁厚3 mm的无缝钢管，前端焊接一锥形头，内空芯两侧对称钻一直径3．5 mm的小孔，后端车螺纹与阀门连接。长度2 m，4 m，6 m各一根。

4)注浆压力。根据地面实验结果(在工作面取5 m3泥石物，在地面模拟射入泥浆，48 h后钻孔实验，最后破开观察)，结合建井手册提供的数据，压力为15 MPa～20 MPa。

5)浆液。水泥浆、水玻璃浆，水泥与水1∶1 ～0．8∶1，水泥浆与水玻璃是1∶1 ～1∶0．5。

6)扩散半径250 mm。

7)注入量单孔延米0．15 m3，单孔0．75 m3，先期射入量多些，那是塌落体相对松散，后期随着射入浆液量的增加，塌落体相对密实了，浆液的射入量就少些。

3 施工安全

1)旋喷射浆压力始终保持在15 MPa以上，施工前设备在地面做试运与试压，实验压力不小于21 MPa，时间8 h。检查电控与仪表，确保设备完好，做好试运记录。2)开机前相关人员要撤离注浆机后方3 m以外。3)操作机器人员要佩戴面罩，工作服外要穿防雨服，穿绝缘靴，戴绝缘手套。4)旋转射管的人员要侧身站在管孔两侧，缓慢连续转动，动作要稳。5)射管向外拉出时要停机，不得带压松开固定螺帽，防止射管射出伤人。6)严禁吸入气体，发现有气体进入要及时排空。空气存储在设备管道内，如果不知道的情况下打开阀门，在气体的作用下内部的浆液或者空气会爆炸般冲出，容易伤人。操作人员在打开泄压阀时要缓慢操作，身体躲开排气孔，先少打开一点待压力降下后再全部打开阀门。7) 注浆机启动前要先挂挡后启动，电动机旋转时不得挂挡变速，防止损坏变速箱齿轮。