朱集西矿副井进车线及 3#交岔点底板锚注加固工程施工作业规程河北必拓矿山工程有限公司2012-10-051 工程概况朱集西矿副井进车线及 3#交岔点围岩大多为泥岩为主的软弱岩层，自身承载能力低，加上受断层和矿压影响，变形严重，不能满足安全生产需要，尤其底臌严重，已卧底多次，对正常的生产和安全产生严重影响。为彻底根治底臌影响，委托河北必拓矿山工程有限公司对底板进行组合锚索注浆加固，以保持巷道长期稳定和良好使用。进车线净宽为 5.8 米至 7.3 米，3 号交岔点净宽为 6 米，顶帮采用锚网喷支护。施工范围：60m。2 锚注加固的技术可行性根据井下实地考察情况，结合地质资料、工程资料分析可知，副井进车线及 3#交岔点属于典型的软岩巷道的变形范畴，一是围岩自身软弱，二是埋深大，三是支护结构不能有机地统一。对此类巷道变形破坏的最有效治理手段之一便是建立注浆补强与锚索、锚杆加固的联合支护体系。锚注联合加固支护技术是一种将注浆加固技术、柔性锚索加固技术与传统锚喷支护技术有机地结合在一起的新型加固支护技术方式。它综合了锚索加固技术和注浆加固技术的所有优点，并在此基础上衍生出了许多新的特点，成为解决高应力工程软岩安全维护的有效手段，其显著优点如下：1)与传统锚喷支护技术中喷砼层的作用原理相比，浆液的注入能够明显改变岩石的物理力学性质；浆液充填到岩石块间的孔隙之中，使破碎岩石块重新胶结成一体，从而提高了岩体的整体强度和自撑力。2)在锚注联合加固支护体系中，由于浆液能够与岩体及锚索全面接触，将锚索与钻孔间隙、周围岩体的缝隙全部充填满，从而形成“网络”效应，如同自然界中树木的主根与须根的共同固结作用一样，使锚索受力传递的可靠性和连续性得以充分保障。并通过浆液结石体“网络”将力传递到围岩之中，全面调动了围岩的自身承载能力，同时使锚杆、锚索自身的加固性能得以充分发挥。3)注浆后，锚索与地下水、空气间的联系全部中断，彻底阻止了锈蚀反应，从而保证了锚杆的长期锚固能力，保证了支护体系的长期稳定性。4)在锚索和浆液的共同作用下，注浆范围内的所有岩石被胶结加固成一个整体圆涵，保护着整个硐室（巷道）的自由空间。5)底板十几米深的高强组合锚注锚索与底板钢筋砼将底板流变软岩牢牢封闭起来并施加强大的作用力控制底臌的发生。6)长达数米的柔性锚索的加入，使锚注联合加固支护体系中的“加固拱”厚度大增，而“加固拱”厚度的增加，从根本上为巷道安全维护奠定了理论基础。3 锚注加固总体方案1)顶帮按照矿方制定的修护方案和技术措施，矿方应对顶帮进行双液注浆，注浆深度不小于 6 米，使之和底板形成有效地联合支护体，共同抵制巷道的收敛变形。2)底板组合锚索注浆加固。因底板经过多次卧底比较松软破碎，直接打孔成孔困难，先对底板进行浅孔预注浆，给打锚索孔和深孔注浆承压创造条件，首先对底板浅部 6m 松动圈进行双液预注浆；之后施工组合锚索孔，安装组合锚索，下注浆管、封孔；利用锚索孔对底板深部进行双液注浆；将巷道底板卧至设计深度以下 400mm，并依次铺钢筋网、铺底梁、上大、小托盘、索具张拉锚索；巷道底板浇砼至设计标高；待浇砼凝固后再对底板打6m 浅孔进行二次注浆。4 施工内容及顺序按前期准备,清底铺网、上底梁底板浅部预注浆孔打眼及注浆 组合锚索孔打眼下组合锚索、端锚、封孔组合锚索孔注浆上托盘、张拉浇砼砼下打眼注浆结束。4.1 预注浆孔及组合锚索布置参数4.1.1 浅部预注浆孔采用排式布置，排距 2.0m，计 41 排，间距约 1.6 米，每排 3-4 个孔，合计 149 个孔。孔径 90mm ，孔深为 6m。4.1.2 组合锚索布置采用排式布置，组合锚索排距 2.0m，间距约 1.6 米，计 41 排，每排 3-4 组，合计 149 组。锚索孔参数：孔径 90mm ，孔深为 15.5m，中间孔为垂直孔，两边孔外摆 15。见底锚索布置平面图。4.2 施工工艺4.2.1 前期准备将施工范围内的帮顶按有关要求检查并维护，达到在施工时的安全作业；清理施工区域内的各种无用设施和设备，平整底板，底板不得有积水，如有则排干或填平，使底板面上无积水；保持良好的通风，矿方按正常情况给予管理，特殊作业时需瓦斯员配合；与其它部门有交叉作业时应制定专门的措施，并建立直接沟通机制。将压风（压力不低于 0.6 MPa，风量不低于 20 m3/min） 、水（压力不低于 0.4MPa，有效流量不低于 15m3/h）接至施工作业现场，间隔30m 留一个压风（1.2 寸球阀） 、水（10 球阀）接头。4.2.2 施工设备及材料为 QZJ-25 架柱式气动钻机、QZB-15/40 气动双液注浆泵、水泥搅拌机等设备及水泥、水玻璃注浆材料。4.2.3 注浆施工主材为 42.5 普通硅酸盐水泥，水玻璃选用 40Be。采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比为 W:C=11.2：1，水玻璃一般为水泥浆体积的515%。 注浆压力及注浆量浅孔终压不大于2MPa，深孔终压不大于4MPa。 注浆工艺 前期准备将现场清理干净，将施工所用的钻机、注浆泵、搅拌机、注浆材料等运到现场，并按场地空间合理安置设备和堆放材料。 注浆主要工序注浆系统调试：连接好注浆系统后，进行压水试验。检验系统的畅通和密封性。大体了解在一定压力下的流量。制输浆：采用风动机械制浆，水灰比为 11.2：1。压注：采用双液注浆系统。根据压注设备的初始排量，压注过程中要时刻注意观察注浆孔周围情况，发现跑浆应及时处理。同时密切注意注浆泵的工作状况，发现异常立即处理。在注浆压力升至设计压力并维持一定时间即可结束注浆。系统清洗：每次注浆完毕后应立即将两路吸浆管放入清水桶内改吸清水，对泵腔和管路进行清洗，清洗时间一般不少于 5min。注浆系统保养：制浆机、注浆泵等主要设备应每班维修并加油，每压注水泥 15 吨进行一次大修，更换柱塞、胶圈、钢球、阀座等零部件。 注浆工艺流程注浆工艺流程如下图所示。设备材料下井施工现场准备 注浆设备、系统准备打眼机具检查运转 注浆设备、系统检查运转注浆系统与孔口管连接注浆换孔注浆清洗注浆系统设备归整、清理现场系统连接调试打眼并安装孔口管注浆工艺流程图4.3 浅部预注浆孔打眼及注浆采用 QZJ-25 架柱式气动钻机按设计参数打眼，注浆施工见上述“注浆施工” 。注意事项由于底板破碎，孔口不易成型，甚至边钻边溜渣，可以预先在孔口处挖 0.5m 见方小坑，用双液浆灌注，24h 后再钻孔；如底板积水必须将积水排出；如果继续钻进还塌孔，则需边注浆边钻进；如遇钻孔出水，可用石膏粉护壁钻进；封孔时尽可能深些，封孔长度不小于 1.5m；注浆时先微量加入水玻璃、慢速，跑浆时多加水玻璃。4.4 底板组合锚索注浆 组合锚索规格形式组合锚索选用 3 根直径为 17.8mm 、长度为 15.5m 的钢绞线作为一束大锚索，头部 3m 段编制成串珠状，以利固结增强锚索拉力，间隔1m 固定支架和卡箍，使锚索均匀支撑。每组锚索配用 40040016mm和 20020012mm 钢托盘各一块，三孔索具 1 个。 打锚索孔用 QZJ-25 架柱式气动钻机配 90mm 钻头打到设计深度 15.5m 或深些。要求：如孔口破碎，每班应提前一天将要打孔处碎渣清除，必要时用水泥、水玻璃处理孔口；将孔内的岩粉或泥用压风或高压水清净；将孔口碎物处理干净，并盖好。 将按规格要求编制好的组合锚索推送入孔，直至孔底。如底板出水，采用全孔段注浆。见锚索安装示意图。 用水泥编织袋堵塞锚索孔口，以防掉入杂物。 取出塞孔水泥编织袋，下注浆管，用适量棉丝或水泥袋缠绕在锚索上，用钻杆将其推至距孔口 2.5m 深处，向孔内塞入水泥水玻璃塑胶泥并捣实进行封孔。 通过预埋的深部注浆管对锚索孔深部进行注浆，注浆压力4MPa。注浆施工同上。锚索安装示意图 7 天后卧底、铺设底网、工字钢底梁，安装托盘，索具进行张拉，要求单根拉力 120KN。金属网采用 6.5 圆钢焊制，网格规格为：100100mm，网片规格：10001000mm（长宽） ，金属网间沿边交叉不小于 100mm，并用 10 号铅丝捆扎。 底板浇混凝土现场浇注混凝土（矿方提供并按要求施工） ，混凝土标号为 C20，要求用振动棒捣实，厚度不小于 400mm。 混凝土浇注 7 天后，再施工砼下注浆孔并进行注浆，每排布 2个孔，孔径 90mm，孔深为 6m，间隔 3m，计 48 个孔；注浆工艺同上，注浆压力 3-4 MPa。5 巷道围岩变形观测1）测站布置60m 巷道设计均布 3 个测站，每个测站设 3 个观测面，采用十字布点法，测面间距 2 m。2）测站布置要求测站布置工作，应由有经验的工人和技术人员共同进行，测点按要求布置，每个测点都要标记清晰，编号详细、准确。观测工具，采用钢卷尺，两帮测点距底板 1.01.5 m，底板测点位于巷道中心线上，各点布设在同一平面内。3）观测组织及现场数据采集观测人员不少于 3 人，2 人测读 1 人记录。每个测站的测点布置完毕后，均应立即采集初读数。填写观测表格要字迹工整内容齐全，观测人姓名、观测日期及具体时间必须真实、准确。数据分析处理工作由技术人员进行，采用统计分析法处理观测数据。观测时间共需两个月，第一个月每周观测一次，第二个月每两周观测一次。6 合作方式矿方负责提供所有注浆材料和支护材料；负责所有设备材料井下运输；负责巷道卧底、铺钢筋网、上梁、浇砼。河北必拓负责底板浅部注浆孔、组合锚索孔施工、注浆及锚索安装。7 材料设备明细表序号 名称 型号 单位 数量 备注1 钢绞线 17.815.5m 根 447 矿方提供2 水泥 普硅42.5 吨 120 矿方提供3 水玻璃 42Be 吨 12 矿方提供4 底板注浆管 4分3m 根 495 矿方按图加工5 管箍 4分 个 149 矿方提供6 底梁 11#工字钢焊制 道 矿方按图视实际加工7 底网 6.5钢筋制作 m2 矿方视实际提供8 三孔大托盘 40040016 块 149 矿方按图加工9 三孔小托盘 20020012 块 149 矿方按图加工10 三孔索具 17.8 套 149 矿方提供11 锚索编制组件 套 149 矿方提供12 浇筑砼 C20 m3 矿方提供13 张拉机具 台 2 矿方提供14 机油 20# Kg 40 矿方提供15 锚索液压剪 台 1 矿方提供16 底板锚索钻机 含附件、配件 台 1 必拓提供锚注加固施工(200m 巷道)材料及设备清单 附表 117 注浆泵 QZB-15/40 台 1 必拓提供18 风动制浆搅拌桶 个 1 必拓提供19 吸浆池 个 1 必拓提供