基于止浆墙加固防水技术的破碎塌方带处理

王田民

(河北必拓矿山工程有限公司)

基于止浆墙加固防水技术的破碎塌方带处理

王田民

(河北必拓矿山工程有限公司)

通过分析司家营田兴铁矿西北回风井塌方处的岩石状况，为了保证安全，快速通过本施工段，使巷道成型美观，采用浇筑止浆墙注浆方案充填冒落区并封堵涌水，掘进时采用锚网喷与U型支架联合支护方式。结果表明，施工结束后塌方处涌水量大幅度降低。

止浆墙 注浆 破碎塌方带 联合支护

司家营田兴铁矿西北回风井工业广场位于河北省滦县响嘡镇太平庄南，北距滦县新城约13 km，区域地貌属燕山山前倾斜平原，专区位于滦河侵蚀、堆积冲洪积平原区。矿区基岩为一套变质程度较浅并经受不同程度混合岩化的古老变质岩系。尽管含矿岩系的岩性各异，但因各类岩石中主要造岩矿物均占有相当大的比重，经高温高压的区域变质作用或混合岩化作用后，其内部赋存的裂隙水构成统一的裂隙承压含水层，在巷道内表现形式为挤压断层泥、碎裂岩的顺层断裂挤压破碎带。由于巷道岩石破碎，在施工至286 m位置时，巷道顶部及两帮发生大面积多处塌方现象，并伴有85 m3/h的涌水量，最高塌冒高度约6 m。为此，采用浇筑止浆墙充填注浆方案处理巷道内的破碎塌方带。

1 工程概况

回风井转入平巷施工后，回风巷道采用混凝土喷浆支护，厚150 mm，掘进断面面积为25.9 m2，尺寸为5 700 mm×4 950 mm。掘砌施工以来，因岩体破碎、结构面弱的影响，多次发生片帮、冒顶及涌水，使得前期注浆帷幕丧失功能，U型钢支架无法正常发挥作用。

2 施工过程

首先使岩体自行卸压、应变能释放，充分发挥岩体自稳作用，期间须加强警戒，设专人24 h观察记录岩石及涌水变化情况，待岩体处于稳定状态后，利用长杆工具仔细敲帮问顶;然后对片落区进行临时支护。

2.1 浇筑止浆墙技术准备工作

清理需浇筑止浆墙部位的巷道，在巷道276 m及270.5 m处沿巷道周圈开挖尺寸为700 mm×700 mm 的基槽，砌筑500 mm厚的砖混结构挡浆墙，边砌筑边布设导水管。破碎带片帮塌落处布置注浆加固管、打钻注浆用孔口导向管及后部巷道水泥浆充填管，在浇筑过程中对右帮及顶部超出巷道轮廓的部分布设钢筋，金属网及废铁管，以增强注浆结束后掘进巷道期间破碎带充填物的整体性，待墙体施工完成后对外墙进行喷浆支护，支护厚度为150 mm，停凝7 d。

2.2 淋散水治理

利用风锤打眼，安装注浆管双液浆封堵止浆墙部位巷道内的集中出水点，对散水部位加设风筒布将水集中到一处利用注浆管导出止浆墙外，确保止浆墙浇筑质量。片落区集中出水点安装导水管将水引至止浆墙外，对杂散淋水用铁皮截水槽或风筒布截住淋水(截水槽外用塑料布包裹严实)并用注浆管将其引出止浆墙处。在巷道280 m处用木板和沙袋做一道挡水墙，截住剩余的淋水并埋设2根φ114 mm×15 000 mm钢管引出墙外，各管安装时均采用法兰连接，防止漏水。在距第一道挡浆墙 2 m 以外施工一个深0.7 m、宽1 m的滤水池，将残余水导入导水管中，使得所有的残余水全部由导水管导出。

2.3 止浆墙施工

2.3.1 止浆墙浇筑及注浆、导水管埋设

在巷道276 m处施工第1道挡浆砖墙，厚0.5 m。首先在巷壁周圈开凿宽0.7 m，深0.7 m的基槽，利用冀东42.5R水泥砂浆砌筑；然后采用同样的方法在距第1道挡浆墙4.5 m处(270.5～271 m 段)向外施工第2道挡浆砖墙，墙体采用柱面形。注浆管采用5 cm无缝钢管，注浆管位置：在距巷道底板0.3 m处放置2根，1.5 m处放置2根，3 m 处放置2根，4.5 m处放置2根，顶板16 m处放置2根，延伸至巷道塌方最高处，注浆管长5 m或10 m。在右手帮塌方处也敷设1根注浆管用于充填岩石塌落处。

两墙之间采用C40混凝土充填，在施工墙体时，预埋8根长3 m，直径4 cm的注浆管用于加固止浆墙体，预埋18根长6 m，φ114 mm×6 mm的注浆管用于钻孔注浆，预埋长6，13 m，φ114 mm×6 mm 的导水管各2根，预埋长6，15 m，直径4 cm巷道充填注浆管共11根。为增加注浆完毕掘进时破碎带片落区充填物的整体性和抗震抗压强度，对本段破碎带右帮及顶部超出巷道轮廓部位预设钢筋，金属网及废铁管等。混凝土止浆墙厚度计算公式为

式中，B为混凝土止浆墙厚度，m；K为安全系数；R为柱面外半径，m；P为注浆终压，MPa；σ为混凝土允许抗压强度，MPa。

若K=1.2，R=10.8 m，P=8.0 MPa，σ=28 MPa，带入上式，计算得B=4.5 m，考虑一定的保险系数后，B取5.0 m，止浆墙设计如图1所示。

2.3.2 钻孔布置与钻注深度

在施工止浆墙时首先预埋18根φ114 mm×6 mm×6 000 mm无缝钢管，待止浆墙注浆与平巷灌浆完毕后，对该段进行打钻注浆作业。钻孔沿巷道轮廓线布设，顶板布置钻孔7个，钻孔法向角为10°；左帮布置钻孔3个，钻孔法向角为5°；右帮布置钻孔3个，钻孔法向角为10°；底部布置钻孔4个，法向角为5°；中间布设检查孔1个，钻孔布置见图2。根据岩石情况及注浆经验，本期钻进段确定为50 m。

2.3.3 止浆墙加固

待止浆墙浇筑完毕,停凝7 d后,沿其周边预埋管注浆加固墙体，如墙体与巷道壁存在跑浆部位，则

图2 钻孔布置

在巷道轮廓线向里500 mm处沿止浆墙面45°角向巷道壁打眼下管注浆，对止浆墙体跑浆部位，直接顶水打眼，下管注浆，加固止浆墙体的每个注浆管终压应不小于7 MPa。注浆完毕后，逐渐关闭导水管，查看墙体及四周漏水情况，直至漏水现象消失。

2.3.4 巷道灌浆充填

主要以(0.6～0.7)∶1单液水泥浆灌浆。止浆墙达到凝结强度后，首先从距巷道底板0.3 m预埋管向挡浆墙内注入水泥浆，1.5 m处管出浆即停，关毕0.3 m处注浆管阀门停凝1 d。然后以此类推，待灌浆结束后，等待5 d，对顶部破碎带导水管进行注浆作业，注浆完毕后再进行打钻注浆作业。

2.3.5 注 浆

2.3.5.1 注浆配制

单液水泥浆配比见表1。

表1 单液水泥浆配比

注：三乙醇胺为5%水溶液(预配制)。

水泥-水玻璃双液浆可由2种浆液分别按10∶1、10∶2、10∶3配比而成。

2.3.5.2 注浆参数

注浆段水压为4.0 MPa，浆液填充系数为95%，结石率为90%，浆液扩散半径为2 m。

注浆结束标准：①实际浆液注入量大于或接近设计计算的注入量；②注浆压力呈规律性增加，并达到注浆设计终压；③达到注浆终压时，水灰比为0.8，泵量不大于60 L/min；④维持终压、终量的时间为5～10 min；⑤最后一次扫孔、压水后的注浆孔漏失量不大于20 L/min。

3 注浆加固效果

(1)浇筑止浆墙注浆加固后西北回风井巷道稳定性明显增强，已满足安全施工要求，巷道内的涌水量由原来的85m3/h降至5m3/h。

(2)注浆后采用U型钢支架与锚网喷联合支护的形式，短掘短支，使联合支护形式与巷道围岩共同受力，进一步提高了围岩的稳定性。

4 结 语

针对巷道破碎塌方带，采用浇筑止浆墙注浆的方式进行处理。结果表明，对于岩性较破碎，有一定裂隙，易造成大面积塌方，涌水较大的地段采用浇筑止浆墙注浆的方案填充冒落区，加固岩石裂隙，封堵涌水后再采用锚网喷与U型支架联合支护的方案是可行的。

2014-12-22)

王田民(1980—)，男，助理工程师，054000 河北省邢台市中兴西大街518号。