复杂地质条件下的斜坡道施工.pdf

I S SN 1 6 7l一2 9 oo CN 43一l 3 47 ／TD 采矿技 术第 8卷第 6期 Mi ni n g Te c h n o l o g y，Vo 1 ． 8， No． 6 2 O H0 8年 l 1月 N0 v ．2 0 o8 复 杂 地 质 条 件 下 的 斜 坡 道 施 工 廖诗文 温州通业建设工程有限公司， 浙江 温州市5 5 0 0 0 3 摘 要 在复杂地质条件下的汽车斜坡道施工 中， 分别采用小导管超前支护、 钢筋格栅加 喷射混凝土支护、 混凝土衬砌 支护等支护方式。介绍塌方及作业面出现大涌水时的处理 方 法 ， 及 特殊 地段 的加 固措施 。 关键词 斜坡道 ； 支护 方案 ； 塌 方 ； 涌水 l 工程概况 中国铝业贵州分公司第一铝矿银厂坡矿地下开 采基建工程设计总长度 3 0 4 2 m， 其 中汽车斜坡道 1 0 8 O m， 中段运输巷及其他工程 1 9 6 3 m。汽车斜坡 道和中段运输巷设计净宽 4 ． 4 m， 净高 3 ． 8 m。根据 地质资料 ， 斜坡道的围岩为石灰岩 ， 采用喷射混凝土 支护。但在实际施工过程中发现斜坡道地质情况极 其复杂， 其围岩除石灰岩外还有砂岩、 页岩 、 铝土页 岩 、 泥岩 、 铁矿石等 ， 局部还有溶洞及溶蚀带 ， 围岩节 理发育 ， 风化严重 ， 稳定性极差 ， 水文地质条件复杂， 涌水受地表 降水补 充 ， 局部 单点 涌水量 达 到 2 0 0 m ／ d以上。因此采用原设计 的喷射混凝 土支护无 法正常施工 ， 也无法确保斜坡道的安全。 2 支护方案 根据施工中遇到的围岩情况 ， 采用以下 4种支 护方案 。 2 ． 1 无稳定性围岩支护方案 施工时采用小管棚加混凝土二次衬砌。具体为 小导管超前支护 、 钢筋格栅 、 钢筋网、 喷射混凝土初 期支护 ， 素混凝土二次衬砌 ， 底板采用素混凝土浇 灌， 如底板为堆积体时 ， 采用仰拱， 如底板为风化岩 时采用素混凝土或钢筋混凝土浇灌。该支护形式主 要用于无稳定性的围岩 堆积体或全风化砂岩 、 页 岩、 铝土页岩 、 泥岩 、 石灰岩等 ， 该类围岩 占汽车斜 坡道总长约 3 5 ％。具体施工方案如图 1 所示。 1 钢筋格栅拱架。钢筋格栅 主筋 采用 l 8 mm螺纹钢 ， 箍筋及肋筋采用 l 4 m m螺纹钢 ， 连接 板采用厚度 1 O mm的钢板， 连接筋采用 2 2 mm螺 纹钢。主筋共 4根 ， 内外主筋各 2根， 主筋间距 1 3 2 m m； 箍筋间距 2 7 0～ 3 0 0 m m， 在拱架侧面设肋筋 ， 箍 筋和肋筋与主筋采用全焊接。钢筋格栅共分成 3节 拼装而成 ， 拱部和两边墙各 1 节 ； 钢格栅各节之间采 用螺栓连接 ， 螺柱规格为 M 3 2 6 0 。为了保证连接 部位的强度 ， 在用螺栓连接后还对连接钢板进行焊 接加 固； 相邻钢格栅之间用钢筋连接， 连接筋间距 1 m左右。拱架 间距视具体情 况而定 ， 一 般在 8 0～ l 2 0 c m； 施工时采用全断面开挖 ， 拱架安装时拱部和 边墙同时安装 ， 因此没有实施锁脚锚杆 ； 连接筋与拱 架采用焊接。 I I I ～ } I I I 2 O 0 0 I 2 0 O 0 l 2 O 0 0 I 图 l 无稳定性围岩支护形式 2 小导管超前支护。小导管采用 2 m m无 ～ 0 0 卜 一 0 0 二 一 o 0 ∞ 一 一 晕 廖诗文 复杂地质条件下的斜坡道 施工 1 9 缝钢管制作。设计长度 3 m， 实际长度 4 m， 小导管 每循环进尺2 m； 前端制作成尖头。管身靠前端 2 m 钻孔 ， 孔径 ～ 6 m m， 孔问距 1 5 0 m m， 交叉布置； 尾 端设 8～1 0 m m加强筋。小导管安装孔采用 Y 8钻 机钻凿 ； 小导管灌浆水泥浆的水灰 比为 0 ． 5 I～I l ， 设计扩散半径 4 0 c m， 灌浆压力0 ． 5～1 ． 0 M P a 。 3 钢筋 网。采用 1 0 m m钢筋 ， 网度 为 2 0 0 m m 2 0 0 m m， 在现场编制 ， 钢筋都绑扎在拱架或连 接筋上。 4 喷射混凝土。设计标号为 C 2 5 ， 设计厚度 为 2 0 c m。由于喷射混凝土较厚， 分层施喷。 5 混凝土衬砌。设计标号为 c 2 5 ， 设计厚度 为 3 0 c m。一般在进行以上支护后还 出现片帮或裂 隙的部位才进行混凝土衬砌， 其施工顺序为先底板 后墙拱 。 6 底板混凝 土浇灌 ， 标 号为 C 2 5 ， 厚度为 5 0 c m， 采用双层钢筋 ， 主筋为 1 8 m m螺纹钢， 间距为 l 5 O m m， 副筋为 l 4 m m螺纹钢 ， 间距为2 0 0 m m。 7 开挖 。采用全断面开挖， 由于支护与开挖 作业面较近 ， 开挖时尽量采用人工挖掘， 在需要爆破 时都采用控制爆破 ， 减少单段起爆药量。 2 ． 2 极不稳定围岩支护方案 施工时采用小管棚支护。具体为小导管超前支 护 、 钢筋格栅 、 钢筋网、 喷射混凝土支护， 底板采用素 混凝土浇灌。各工序方案与上相同。该支护形式主 要 用于 强风 化砂 岩 、 页岩 、 铝 土页 岩 、 泥岩 、 石 灰 岩 、 铁矿石等极不稳定的围岩 ， 一般．厂 4， 节理裂隙发 育， 该类围岩占汽车斜坡道总长约 4 5 ％。其施工工 序与“ 小管棚加二次混凝土衬砌 ” 中的小管棚工序 相 同 。 2 ． 3 不稳定 围岩支 护方案 施工时采用短掘短砌 ， 底板采用素混凝土浇灌 ， 混凝土标号为 C 2 5 ， 厚度为 3 O c m。该支护形式主要 用于稳定性差的围岩 弱风化石灰岩 ， 一般 厂6 ， 节理裂 隙较发育 ， 涌 水量小。该类围岩 占汽车斜坡道总长约 1 5 ％ 。其 施工工序与“ 小管棚 加二次混凝 土衬砌” 中的喷射 混凝土工序相同。 3 不 良地质地段特殊情况的处理 3 ． 1 塌 方处理 在斜坡道施工过程中发生过多次塌方 ， 视具体 情况采取不同处理方法。 1 塌方后以钢筋排架法为主， 辅以喷锚法 、 挑 梁法综合处理 ， 钢棚架为人工摆锤打入的8 k m钢 轨 ， 间距 O ． 5 m， 两侧由 D N 7 5钢管加密； 钢轨下设钢 格栅 ， 间距 0 ． 5 m左右 ， 并在钢轨问焊接钢筋网， 并 喷混凝土覆盖， 支护后立即对顶部塌空区进行灌浆 回填 。 2 有部分斜坡道顶板 为强风化砂岩和页岩 ， 砂岩和页岩以上是二迭糸灰岩 ， 比较稳定 ， 由于砂岩 和页岩只有 1～3 m厚， 当坍塌到二迭系灰岩稳定 后 ， 对塌空区顶板进行喷射混凝土支护 ， 待塌空区顶 板稳定后以钢筋格栅做拱架 ， 以钢筋格栅内侧绑扎 木板作为模板 ， 加连接筋及钢筋网， 快速进行喷射混 凝土支护 ， 支护后立即对顶部塌空区进行灌浆回填 。 3 发生塌方后根据作业面的顶板稳定性及塌 空区的溶洞情况 ， 先对塌空区灌注混凝土， 使塌方段 顶板形成混凝土假顶 ， 然后在混凝土假顶掩护下进 行开挖。 3 ． 2 局部位加固 局部位置围岩为溶蚀带 ， 裂隙发育 ， 裂隙面有充 填物 ， 断面稳定性差。如果只进行钢筋 网喷射混凝 土加固， 其支护强度不够， 会 留下后患 ； 如果要进行 钢筋格栅或混凝土衬砌加 固， 断面局部尺寸不够 ， 需 进行扩挖 ， 扩挖过程有可能引起塌方 ， 同时回填工程 量很大。根据在其他工程 的经验 ， 遇到这种情形时， 在挂钢筋网的同时 ， 每隔 1 m增设 1 组螺纹钢 ， 称之 为拱带。拱带由固定锚杆 、 主筋 、 箍筋组成。固定锚 杆沿断面 轮廓 每隔 5 0 c m 布 置 1根。主筋 4根 1 8 m m螺纹钢 ， 沿断面轮廓布置 ， 左右各两根固 定在锚杆上 ； 主筋 由箍筋圈定 ， 箍筋采用 8 m m圆 钢制作 ， 间距 2 5 c m。以此方法加固两个交叉 口部 位 ， 经两年多时间都很稳定。如图 2所示 。 3 ． 3 涌 水处理 斜坡道施工曾遇到一溶蚀带， 涌水量大 ， 但给水 源主要受地表降水补充 ， 随气候变化起伏较大 。 因 下转第 4 6页 采矿技术 是在工作面回风流中检测整个工作面的气样情况 ， 及时发现巷道中部的火灾隐患； 二是在一些 已采完 的老巷和采区回风巷布置测点， 对矿井 回风中的气 体含量进行分析。滤尘器的具体安装位置参照回风 流 c 0传感器位置进行 吊挂 ， 尽量安排在风流混合 比较均匀的地点。根据耿村矿井下特点， 将束管分 析机房设在地面 ， 井下按东 、 西区进行分开布置。柬 管共有 4种， 即2 4芯、 1 2芯、 6芯和单芯， 其 中2 4芯 用于地面到井底一段 ， 东 区、 西区各放一条 1 2芯束 管， 到东三 2 变电所和西石门后各分两条 6芯束管 到 2一l 煤和 2 3煤 ， 到各作业地点均放置单芯。 在井下铺设束管时 ， 应避开高压电缆 ， 一般铺在 较高处 ， 以防止挤压。同时要考虑管道中积水 ， 选择 在低洼处安装滤水器 ， 及时进行滤水。 束管监测系统安装完毕后 ， 专门成立 了专业的 维修管理 队伍 ， 并组织厂家技术人员进行 了专业培 训。每天对井下气体进行化验分析 ， 对每项检测数 据进行对比检查 ， 并将检测检查结果上报给矿技术 负责人。 2 ． 2 束管监测系统运行情况 束管监测系统每天对井下测点气体进行化验分 上接第 1 9页 此在涌水量变小时在出水点埋设导水管 ， 将水引到 4 经验 与体会 析 4次， 结合瓦斯监测数据进行比对 ， 通过计算机对 数据进行分析， 对可能发生煤层 自燃 的情况进行预 报 。2 0 0 7年 5月 6日， 耿村煤矿 1 3 1 5 0采煤工作面 临近结束时， 束管监测分析出其上巷回风流中一氧 化碳含量在 2～1 0 p p M， 此后几天连续发现一氧化 碳含量一直保持在一定范围， 并偶然有 l p p M 的乙 烯存在。发现情况后 ， 立即引起矿总工 、 通风部门的 重视 ， 派出专人对 1 3 1 5 0工作面进行全面的检查 、 检 测 ， 同时加强了防灭火准备工作 ， 5月 1 2日果然在 下巷转载点采空区发现了煤层氧化 、 发热情况 ， 及时 进行了注浆 、 注胶， 成功地防止 了火灾的发生 ， 保证 了该采煤工作面 6月份的成功结束。 3 结 语 束管监测系统装备后 ， 在耿村煤矿极易 自燃煤 层的条件下 ， 通过早发现 、 早治理 ， 使耿村煤矿的火 灾预防能力大为提高， 有效的保障了矿井采煤 、 掘进 工作面的作业安全 ， 同时为耿村煤矿今后 的安全生 产奠定了基础。 作者简介 袁保 清 1 9 6 7一 ， 男， 河南渑池人 ， 工程 师， 主要 从事煤矿“ 一通三防” 技 术研 究。 斜道坡水沟 ， 然后采用混凝土衬砌 ， 采用堵疏结合的 方法治水。 图 2 拱带支护结构 1 松散体的支护。在斜坡道施工前期 ， 对硐 口采用短掘短砌的方法进行施工 ， 由于围岩为堆积 体 ， 发生了大的塌方。因此在围岩极其松散的情况 下需采取超前支护 ， 才能避免塌方。 2 开挖循环进 尺。在采用小管棚超前支护 后 ， 确定开挖循环进尺为 l m， 但还是发生了塌方 ， 主要原因是开挖进 尺超 出了 l m， 导致小管棚失去 超前支护的能力。因此在采用小管棚超前支护时 ， 控制好循环进尺对避免塌方十分关键。 3 小导管间距 。在小管棚超前支护时， 确定 F J 小导管间距 3 0 c m， 在 围岩是松散体的部位还是发 生塌方， 但在松散体部位加密小导管间距 ， 可以避免 塌方 的发生 。 4 围岩与注浆效果。利用小导管超前灌浆可 以固结围岩 ， 也可 以起到止水作用。但在砂砾石和 粘土的围岩中效果不佳。 5 拱带加固效果。在巷道不稳定 ， 采用网喷 无法确保安全， 而进行断面扩挖又可能引起塌方的 情况下， 拱带加固是 比较适宜的方法 ， 该方法还可以 减少回填工程量。 作者简介 廖诗文 1 9 6 6一 ， 男， 浙江温州人 ， 采矿工程师， 从事矿 山工程技 术及管理工作 、