300水泵房硐室的锚注综合加固技术

300水泵房硐室的锚注综合加固技术

摘要:介绍了锚杆、锚索、注浆联合支护优越性和施工方法。

关键词:变形巷道锚注支护施工方法

东庞矿-300水泵房位于-300副井底南侧约40米,长75m,宽4.6m,高5.3m,共布置水泵11台。泵房围岩多为强度较低的砂质泥岩和粉砂岩,具有遇水易软化碎胀的特性。由于受集中地应力及突水灾害滞后影响,造成水泵房硐室严重变形,上部起吊钢梁发生严重扭曲变形,水泵及管道网已整体歪斜,为有效控制硐室变形破坏确保排水系统正常运转,保障矿井安全生产,对该硐室进行了与锚索、锚杆、注浆补强加固的联合支护。

1 锚注联合加固支护的技术特点

锚注联合加固支护技术是一种将现代注浆加固、柔性锚索加固与传统锚杆支护技术有机地结合在一起的新型加固支护技术,其优点:(1)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”厚度增大。(2)浆液的注入能够改变岩石的物理力学性质,提高岩体的整体强度和稳定性。(3)浆液与岩体及锚索、锚杆全面接触,中断杆体与地下水、空气间的全部联系,阻止了锈蚀,使锚杆、锚索自身的加固性能得以充分发挥,保证了支护体系的稳定性。(4)在锚杆、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,保护着整个硐室的自由空间。

2 锚注联合加固支护的施工技术

2.1 强力锚杆布置及参数

强力锚杆为φ22×2400mm高强度左旋无纵筋式螺纹钢,Z2360型中速树脂药卷2卷全长锚固。锚杆采用排式布置,间、排距为1.0×1.5m,同一排中各锚杆间用宽度80mm～120mm,长度约3m～5m,φ12mm～18mm圆钢焊接钢筋梯子梁联为一体。

2.2 锚索布置及参数

采用三种锚索支护:底板采用水泥固结式组合大锚索;在1＃～6＃水泵段与井底候车室间加设对穿锚索;其它部位采用树脂药卷固结式小锚索。

大锚索:每根大锚索由三条φ15.24×15500mm高强度低松弛钢绞线组合而成;配用400×400×(16～20)mm三孔式托盘和三孔式锁具;采用五花式布置,每台机组基础布设一组,每组布置5根。钻孔直径为φ75mm,钻孔深度为15m。

对穿锚索:每根对穿锚索由三条φ15.24×17600mm高强度低松弛钢绞线组合而成;配用托盘规格为400×400×16mm;采用点式布置,间距4m。钻孔直径为φ75mm,钻孔仰角为3°,孔深16m。

小锚索:规格为φ17.8×12500mm高强度低松弛钢绞线,每根锚索配用三支Z2360型中速树脂药卷锚固;配用托盘规格为

400×400×16mm。排式布置,每排7根,其中顶板3根,两帮各2根,排距3m。钻孔直径为φ28mm,钻孔深度为12m。

2.3 注浆式锚杆布置

(1)注浆钻孔由内外两段构成,外段孔径φ43mm,内段孔径φ28mm。钻孔深度2.0m～3.0m,外段深度0.8m。(2)注浆式锚杆由外径φ18mm～20mm的无缝钢管制成(壁厚3mm～4mm),沿长度方向上分为锚固注浆段、锚固封孔段和联接段三部分。其作用是将锚杆锚固在岩壁上,完成固管封孔任务,用于安装预紧螺母和联接注浆泵的出浆管。(3)锚杆采用排式布置,每排7个,排距3.0m。

2.4 施工机具

强力锚杆和小锚索施工,采用风动锚杆机打眼;底板大锚索、对穿锚索,采用地质钻机施工;可注浆式锚杆钻孔采用风锤和风动锚杆机打眼;注浆设备采用2TGZ～60/120型双液注浆泵。

2.5 强力锚杆施工

施工前先量好排距,确定好锚杆位置。根据工艺要求,先打好深度为2.3m的锚杆孔,然后将上好托盘等附件的锚杆穿过梯子梁同树脂药卷一同送入钻孔,用装有专用安装器的锚杆机搅拌树脂药卷10s～15s,停机静待30s～50s,再启动锚杆机上紧螺母。先施工中央区锚杆,将钢筋梯子梁固定在顶板上,之后再施工其他锚杆。

2.6 锚索施工

小锚索施工:依设计要求,先打直径φ28mm～φ32mm深度为12.0m的锚索孔,2～3人配合,缓缓将树脂药卷和钢绞线推入钻孔,使用锚杆机配锚索快速安装器,开机搅拌树脂药卷10s～15s,停机静待30s～50s,锚索初期安装结束。锚索孔注浆结束后方可进行张拉,要求强度20MPa,张拉结束后剪去多余的钢绞线,安装结束。

大锚索施工:依设计选好孔位,打直径φ75mm深度为15.0m的锚索孔。锚索初期安装首先用压风吹净孔内积水,而后将装有导向帽的锚索推送入孔,直至孔底,然后灌入用525#水泥配制的水泥沙浆(灌注段长约6m),初装结束。初装完毕固结7天后方可进行二次灌注及张拉,灌满水泥沙浆(用525#水泥配制),然后按设计要求摆好联锁钢梁,逐根套好锁具,随后逐根拉紧,要求单根初锚力3t～5t。“二灌”固结时间达到7天以上方可进行二次张拉,单根拉紧力升到8吨以上,剪去多余的钢绞线,安装结束。

对穿锚索施工:依设计选好孔位,打直径φ63mm～φ89mm深度约为16.0m的锚索孔。结束后将一端装有导向帽的锚索推送入孔,直至穿透,上托盘及锁具,然后对低端孔口进行密封,之后灌入用525#水泥配制的水泥沙浆,随后逐根拉紧,要求单根初锚力升到8吨以上,剪去多余的钢绞线,安装结束。

3 可注浆式锚杆施工

首先往锚固封孔段套装上快硬水泥空心药卷,蘸水3s～5s后迅速插入已施工好钻孔中,使可注浆式锚杆挡环贴紧到变径台阶上,之后用专门的捣杆将药卷捣实,使之与孔壁密接,然后戴上托盘、螺母和注浆联接头即告安装完毕。

4 注浆

注浆材料拟选用新型复合水泥浆材。注浆参数:(1)注浆压力:4MPa～7MPa;(2)水泥浆的水灰比(0.65～0.9)∶l;(3)水玻璃浓度10Be～30Be;(4)水泥浆与水玻璃之比1∶(0.1～0.3)。

注浆先压注清水,冲洗岩层裂隙面,清洁注浆通道,以提高注浆效果;各孔浆液的浓度控制原则均为先稀后浓;注浆压力升至4MPa,最高不得超过6MPa。

5 结语

该硐室经锚注综合加固加固后,经过一年多使用和观测,设备运行稳定,巷道变形得到了有效控制。实践证明锚注综合加固技术安全可靠,能有效控制硐室变形,为今后大跨度硐室加固积累了经验。