深井马头门软弱围岩控制技术

孔翔

【摘 要】论文以潘一东井副井马头门软弱围岩控制工程为实例，介绍了深井大斷面马头门工程的支护结构优化及围岩控制技术。

【Abstract】Paper taking the east Panyi mine auxiliary shaft horse-head weak surrounding rock control project as an example， introduces the retaining structure optimization of deep well big cross section ingate engineering and control technology of surrounding rock.

【关键词】深井；结构优化；围岩控制

【Keywords】 deep well； structure optimization； surrounding rock control

【中图分类号】TD354 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0152-02

1 工程概况

潘一东矿井副井马头门东西长74m，其中东马头门24m，西马头门50m，马头门结构复杂，内含信号硐室等12个硐室，马头门设计为直墙半圆拱形，主要位于花斑泥岩中，墙1m以下为砂质泥岩，马头门上下段井筒处于花斑泥岩、砂质泥岩中。马头门共设计6个断面，最大掘进断面97.2m2，最小掘进断面59.5m2；净断面最大为宽×高=7.6m×9.5m，最小为宽×高=7.6m×5.41m。支护形式采用锚网索喷+钢筋混凝土支护。

2 马头门支护结构和围岩控制技术

由于马头门及其上下段井筒均处于花斑泥岩、砂质泥岩软岩中，根据马头门施工特点和施工工艺，马头门支护和围岩控制技术采取抗放结合，以主动强力支护为主的技术路线，通过优化工程支护结构，有步骤分次实施针对性支护和围岩控制。

2.1 井筒地面预注浆

在地面预注浆施工时，明确马头门段为重点注浆段，采用标号为42.5的普通硅酸盐水泥单液浆，水灰比0.75：1。注浆时采用增大注浆压力，多次轮注措施，确保岩体裂隙充填浆液密实。

2.2 优化马头门上下段井筒支护结构

副井马头门上下段井筒段井壁设计优化为锚网喷+双层钢筋混凝土结构，锚杆为Φ22mm、长2500mm 的高预应力锚杆，间排距800mm×800mm，喷射混凝土厚度70mm，强度C20；钢筋环筋Φ25mm，竖筋Φ22mm，壁厚850mm；拱顶、摇台窝下部各增设2道暗圈梁，南、北侧井筒与马头门相贯处壁各增设2道暗梁，增强了井壁抗侧压的能力。

2.3 优化马头门支护结构

①突出锚索强力支护作用。马头门支护设计为锚网索喷+钢筋混凝土联合支护形式。前期掘进时采用锚网索喷支护，锚杆采用Φ22×2500mm高强锚杆，间排距800×800，喷射混凝土厚度70mm，强度C20。锚索规格Φ22×7300mm，锚索布置间排距1600×1600mm，主体工程巷道每排7根，硐室每排3根，托盘采用300×300×16mm钢板+300mm长16#槽钢+160×100×14mm钢板，每根锚索4根Z2360型锚固剂固定，预紧力15t；锚索施工紧跟迎头。

②优化注浆参数，选择合理时机注浆加固围岩。经监测分析，在硐室开挖后15～20天注浆，效果较好。注浆采取浅、深孔两次轮注技术。先浅孔注浆，形成浅部围岩支承圈和止浆层；后深孔注浆，防止深部围岩松动离层，增强围岩的主动承压作用。注浆顺序为：注巷底→注两帮→注拱顶→隔排轮注。注浆孔间排距为2000mm×2000mm，孔径Φ32mm。浅孔孔深2.5m，深孔孔深5m。注浆材料为单液水泥浆，浆液配比0.5～0.8，浅孔注浆压力2MPa，深孔注浆压力4～6MPa。

③优化钢筋砼支护结构，增强防底鼓、抗侧压能力。在马头门东西两侧摇台窝最大断面处，支护碹体内设置巷道环梁，环梁长1000mm、宽750mm；梁环筋12Φ20mm，箍筋Φ12 @200mm。硐室增设底拱，形成闭合环性支护，消灭了底板自由面，增强了硐室整体性，提高了硐室抗压效果。

3 马头门连接处加固支护

①圈梁加固。马头门段井筒内采用架36U型钢圈梁加固，马头门拱顶及摇台下部各架设2组，每组3～5圈，圈梁与圈梁之间通过钢板连接成整体。

②锚索钢梁加固。对井筒掘砌时施工的东西马头门采用锚索梁加强支护，锚索托梁采用14#槽钢（2600mm）加12#矿用工字钢（2600mm），锚索间排距1000×1200mm，锚索规格Φ22×7300mm。

③深孔注浆。对马头门对应处井筒及东西马头门各5m段进行深孔注单液水泥浆，注浆深度7m，终孔压力8MPa，深孔间排距2500×2500mm。

4 马头门变形、应力监测

为了解永久支护的安全状况，对副井马头门关键部位衬砌结构进行应力及变形监测，实时监测衬砌结构的受力状况，通过在永久支护内埋设混凝土应变计监测混凝土的应变大小。共布置了4个断面，在每个断面上沿环向布置钢筋计7个，混凝土应变计7个，沿走向布置钢筋计2个，沿走向布置混凝土应变计2个。

根据应力、应变监测变形曲线及现场情况分析，设计的支护方式有效控制了副井马头门超大断面硐室的围岩稳定，掘进影响结束后，硐室围岩的应力、应变均趋于稳定，围岩变形量控制在允许范围内，效果显著，如图1所示。现场相邻巷道的施工影响硐室围岩的稳定，如副井管子道的施工影响原本趋于稳定的硐室围岩，应力、应变重新分布，施工影响结束后硐室围岩重新趋于稳定。马头门工程完工已近半年，应力、应变监测已稳定，再未出现碹体开裂、掉块现象，目前工程状况良好。

5 结语

①大断面工程要突出锚索强力支护和注浆加固作用，控制软弱围岩位移在允许范围内，对改善围岩自身的承载结构非常关键。

②开展围岩位移变形及应力监测，根据监测结果及时修改完善支护结构和施工技术方案对工程成败极为重要。

③深井软岩大断面巷道工程中，采取抗放结合，以主动强力支护为主的技术路线，并在钢筋混凝土碹体内设置暗梁、暗柱、圈梁等工程结构，有步骤分次实施针对性支护和围岩控制措施，能够满足工程的安全和使用要求。