挤压破碎带

2024-05-06

挤压破碎带(精选八篇)

挤压破碎带 篇1

挡水坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程355.00m,最大坝高69.00m,坝顶全长155.80m。坝体由左、右岸挡水坝段和溢流坝段组成。发电厂房为岸边式地面厂房,主要由主机间、安装间、上游副厂房、主变室及GIS室、尾水平台和尾水渠组成。

引水发电系统采用一洞三机供水方式,由塔式进水口、引水隧洞、阻抗式调压室和压力钢管及岔管组成。进水口紧靠左坝肩布置,进水口段长15.3m,前沿宽度17m,底板高程330m,塔顶高程355m,与坝顶高程相同。引水隧洞全长5048.625m,衬砌内径6.8m,开挖直径7.8~8.4m。

一、支洞与主洞交叉口处地质情况

从引水洞进口至向斜核部约900m长的洞段(0+000m~0+900m桩号),由于构造挤压强烈,岩体呈碎裂结构(或镶嵌碎裂结构),岩块块径10~30cm不等,从平硐揭露资料显示,局部地带岩石被挤压成碎屑状(粒径<1cm),由于地下水的长期活动,P1m2岩块间基本无胶结物,似散体状,P1m2岩体内的溶洞、泥岩夹层被软化、泥化严重,因此,该洞段以V类围岩为主,围岩极不稳定,成洞条件差,且地下水出露高程在335~340m,而引水隧洞的轴线高程为334~331m,即开挖施工还需要考虑外水压力的影响。

二、方案选定

马岩洞水电站引水隧洞全长约5km,在施工总体部署时,考虑引水隧洞的施工进度,共布置了1#、2#、3#共计3条施工支洞,其中1#支洞与主洞相交位置处于地质条件极差的挤压破碎带洞段,2#、3#支洞与主洞相交位置均处于地质条件较好的Ⅱ~Ⅲ类围岩洞段。

鉴于1#支洞与主洞相交位置地质条件差,且临空面积和开挖跨度均较大。如果按照常规施工,存在较大的安全隐患,就算是开挖成型后,也存在坍塌的风险。本着确保施工安全和保证工程工期的情况下,经项目各参建单位认真商讨,确定采用钢拱架并设置套拱的方案,此方案还可以确保交叉口支护不侵占主洞衬砌断面,避免后期进行爆破拆除处理的原则编制本施工方案。

三、施工总体方案

采用超前导管注浆加固松散岩层,加密工字钢拱架,抬高支洞高度到接近主洞拱顶高程位置,支洞分段进行变断面,支洞对应的主洞位置分两次纵横设置双层钢拱架加固的办法通过交叉口地段。

四、方案实施程序

(一)

从支洞桩号K0+391.85开始进行渐变段,到桩号K0+396.85结束,由原设计7×6米断面变化到7×7米断面形式,支洞高度抬高100cm (见图一所示)。该段相应的支护措施为:采用工字钢(18)拱架,间距50cm/榀,延拱架内外环向设置Φ20纵向连接钢筋,环向间距50cm,拱墙设置钢筋网片,钢筋采用Φ6.5圆钢,网格尺寸15×15cm,锚杆长度3米,环向间距2米拱墙布置,喷射混凝土厚度25cm。

(二)

为满足机械车辆转弯半径要求,八字口处断面宽度要至少增大1米,为此从支洞桩号K0+396.85开始第二次进行渐变段,到桩号K0+402.35结束,由7×7米断面变化到8×8.11米断面形式,支洞高度再次抬高110cm。该段相应的支护措施为:采用工字钢(18)拱架,间距50cm/榀,延拱架内外环向设置Φ20纵向连接钢筋,环向间距50cm,拱墙设置钢筋网片,钢筋采用Φ6.5圆钢,网格尺寸15×15cm,锚杆长度4.5米,环向间距2米拱墙布置,喷射混凝土厚度20cm。

(三)

进入主洞区域后,对桩号K0+402.35断面(掌子面)两侧1.5米进行喷射混凝土封闭,厚度20cm,支洞桩号K0+402.35-K0+410.95段按照宽度5米的方型断面进行开挖支护(见图二所示),该段相应支护措施为:工字钢(工18)拱架间距50cm/榀,延拱架内外环向设置Φ20纵向连接钢筋,环向间距50cm,拱(下转第105页)(上接第125页)架后面设钢筋网片,钢筋采用Φ6.5圆钢,网格尺寸15×15cm,顶部挂网喷射混凝土厚度20cm,两侧边墙部位喷射混凝土厚度10cm (如边墙部位不发生跨塌,可不进行封闭),拱部设置锁角锚杆,锚杆长度4.5米,横向间距2米,两侧边墙分别设置2根4.5米长锚杆,根据“短进尺,强支护”的原则,从支洞K0+402.35开始一直开挖支护到主洞内边缘(相当于支洞的桩号K0+410.95)。

(四)

对支洞K0+396.85-K0+402.35短设置套拱,套拱参照一期支护的形式施工,采用工字钢(18)拱架,间距50cm/榀,延拱架内外环向设置Φ20纵向连接钢筋,环向间距50cm,拱墙设置钢筋网片,钢筋采用Φ6.5圆钢,网格尺寸15×15cm,两侧边墙部位设置锁角锚杆,长度3米,间距2米,喷射混凝土厚度30cm。在桩号K0+402.35位置套拱上面设置横梁,横梁采用2根工字钢(工18)并排焊接而成,横梁与套拱工字钢之间焊接工字钢(工16)支撑,增加横梁刚度和稳定性,为增加套拱拱架承载能力,横梁下面套拱工字钢采用2组拱架(工18)焊接成一体,横梁下面的套拱工字钢之间采用工字钢连接加固。

(五)

套拱施工完毕后,对主洞已经开挖完毕的5米平拱设置环向拱架支撑,工字钢(工18)拱架间距50cm/榀,延拱架内外环向设置Φ20纵向连接钢筋,环向间距50cm,拱架后面设双层钢筋网片,钢筋采用Φ6.5圆钢,网格尺寸15×15cm,拱墙设置锁角锚杆,锚杆长度4.5米,环向间距2米,拱架一侧支撑在支洞套拱上面,另外一侧支撑在主洞内边缘基岩面上,环向拱架固定后,对环向拱架与一期(第一次平拱)拱架之间设置工字钢支撑,喷射混凝土厚度20cm,然后对平拱边墙工字钢拱架拆除。

(六)

引0+506.856-引0+511.856段(5米平拱地段)施工完毕后,分别对主洞上下游按照半径4.4米进行开挖支护,上游开挖到引0+500.356,下游开挖到引0+518.356,支护措施为:采用工字钢(18)拱架,间距50cm/榀,延拱架内外环向设置Φ20纵向连接钢筋,环向间距50cm,拱墙设置钢筋网片,钢筋采用Φ6.5圆钢,网格尺寸15×15cm,锚杆长度4.5米,环向间距2米拱墙布置,喷射混凝土厚度20cm。该段施工完毕后按照正常开挖支护断面施工。

(七)

对套拱与一期拱架之间的空隙采用喷射混凝土回填密实,然后进行注浆进行固结。

(八)

为确保施工安全,该段开挖采用上下导坑施工方法开挖,八字口上导坑开挖支护完毕后再进行下导坑开挖支护。

(九)

主洞开挖半径扩大40cm,预留20cm变形沉降量,以便于后期加固处理。

(十)

交叉口地段主洞(引0+500.356-引0+518.356段)以及支洞(K0+391.85-K0+410.95段)开挖前延拱部开挖轮廓设置超前小导管,注浆加固前方松散岩层,形成一定厚度的固结层。小导管采用Φ42×3.5mm热轧无缝钢管,钢管长度3~6米,环向间距20cm,浆液采用水泥-水玻璃双液浆,小导管的长度以及纵向排距根据开挖情况确定。

(十一)

支护完毕后对两侧边墙和拱部设置直径Φ50、长度3米、间距1米、排距1米、仰角10°、梅花型布置的排水孔。

五、结束语

第二节 采煤工作面过破碎带措施 篇2

一、说 明:

4300**采煤队现回采**采6**层左**片,现工作面上巷采至4号点前37米,下巷采至9号点后27米,工作面距上巷30米处揭露一破碎带,沿倾斜长度18米,向工作面延伸,破碎带有增大的趋势,对工作面回采影响较大,为保证过颇带期间的安全生产,特制定本措施。

二、施工方法: 破碎带处压力较大的情况下,支护采用单体支柱带木顶梁支护,一梁两柱,顶梁沿走向连锁迈步式支护顶板,顶梁为木顶梁{硬质杂木,规格1.5 m×0.2 m×0.15m(长×宽×厚)}。

三、技术安全组织措施

1、在过破碎带期间必须加强现场工程质量管理,每班必须由带班队长现场指挥,首先要对工作面工程质量和安全情况进行检查,对不合格的支柱,要重新打设,对存在的隐患必须及时处理,只有确认无危险后,工作人员方可进入工作面作业。严格执行敲帮问顶制度,找掉危岩悬矸,严格执行先支后回制度,严禁空顶作业,支、回柱时带班队长、班长必须在现场指挥。

2、过破碎带前必须在上巷距工作面30m处备好以下材料:单体液压支柱200棵,木横梁100根,半圆边木板200块。

3、必须设专职瓦检员经常检查破碎带处瓦斯浓度,时刻注意瓦斯变化情况,瓦检员严禁空班、假检、漏检。断层处瓦斯浓度达到1%时,严禁打眼、装药、放炮,瓦斯异常变化时要及时处理,瓦斯浓度达到1.5%时,必须立即撤人。

4、过破碎带期间要维护好顶板,防止顶板垮落。工作面破碎带范围内支护采用单体支护带木顶梁支护顶板,一梁两柱,顶梁沿走向连锁迈步式布置,顶梁为木顶梁{硬质杂木,规格1.5 m×0.2 m×0.15m(长×宽×厚)},且该处柱距缩到0.6米,顶梁上要用半边木板背板刹顶,必须刹实刹严,以防止漏顶。

5、由于工作面过破碎带底板松软情况下,单体支柱要穿铁鞋(300×300×10㎜),铁鞋严禁支设在浮煤浮矸上。

6、破碎带处顶板压力较大时,应在在破碎带沿倾斜每8米,打设一架“#”型木垛,沿走向每两个循环打设一次。

7、破碎带必须一炮一放,炮后及时打设临时支护,临时支护采用单体液压支柱带大顶帽,支柱要打在硬底上。临时支护柱距为0.75米。人员到硬帮出货时,必须检查是否有临时支护,若没有临时支护,应及时要补打临时支护。

8、破碎带要根据采高变化及时调配适宜采高的单体,严禁单体超高使用,严禁缺梁少柱及使用损坏的柱梁。破碎带处单体初撑力必须达到90KN以上。破碎带处严禁排柱距超规定,支柱严禁打在浮煤浮矸上,不许有倒柱、失效柱或缺柱。坚持多次注液制度,及时更换坏柱梁。

9、工作面倾角大于250时,破碎带下5米处,设一道防滑底梁,防止矸石下滑伤人

10、破碎带处要先于其它区段进行支护,支护时,不许提前摘柱和超前回收,打设支柱必须使用备用柱。只有在破碎带全部支护完成后,方可进行回柱放顶。

11、工作面破碎带支护时或回柱放顶时,工作面严禁放炮或割煤,12、破碎带处的回柱放顶必须与工作面一致,严禁滞后或提前回柱放顶。回柱放顶时必须先打后翻,且必须使用2.5m以上的长把工具卸载及撤顶子,当班安检员和班长必须在现场指挥。

13、放炮接茬或回柱放顶分段处严禁放在破碎带附近。

14、破碎带处回柱前,首先对破碎带进行加固整改,确保支柱迎山有力。要提前清理好退路,破碎带处要先于其它区段进行回撤,严禁滞后其他地段,有溜子的工作面回柱时要停溜子。回柱时要远距离操作,使用长度不低于2.5m的长把工具,并要有专人在现场指挥,坚持由下向上,由采空区排向煤壁的顺序。要有工(班)长及有经验的老工人在现场指挥监护,严禁分段多处平行回撤,严禁顶板来压时回撤。

16、移输送机时采取边移输送机、边回临时支柱和边支基本支柱的快速支、回柱办法,以及时对顶板进行支护。

17、工作面正处于初次放顶期间,生产时严格执行《初次放顶措施》。

四、附图表:

1、工程平面图

挤压破碎带 篇3

1 挤压预破碎闭路系统存在的问题

1.1 系统结构

如图1所示为该挤压预破碎闭路系统的结构, 工艺流程为:配料站给系统提供物料, 物料通过提升机进入到辊压机的称重仓中, 而V型选粉机中的粗粉物流此时也进入到称重仓中, 称重仓给辊压机喂料, 物料在辊压机中被挤压破碎, 然后再通过循环提升机进入到V型选粉机中, 在这里进行物流的粗细分级, 粗粉物流再一次进入到辊压机的称重仓中, 而细粉物料则被旋转除尘器收集起来, 然后输送到斜槽中进入半成品库。

1.2 问题

在该挤压预破碎闭路系统中, 存在如下几个方面的问题:1、循环风机长时间处于超负荷运转状态下, 叶轮磨损严重。2、V型选粉机中有30%左右的细粉物料未能被分离出来, 而是与粗粉物料一起进入到称重仓中, 再一次通过辊压机进行挤压破碎, 从而出现严重的过度粉磨情况。而且, 不少细粉物料进入辊压机后导致辊压机辊缝和称重仓的控制不稳, 造成系统运行的波动。3、大量细粉物料进入球磨机中, 逐渐积累在磨内形成了较厚的料层, 这样就降低了钢球对物料的冲击力度, 降低了球磨机的粉磨效率。4、料饼提升机频繁报警, 严重影响了产量的提高。根据原定设计目标, 即使辊压机处于最大循环负荷时, 料饼提升机也能满足生产需求。但是该水泥粉磨闭路系统自投产以来, 频繁出现料饼提升机的报警, 甚至出现几次因电流过大造成料饼提升机的跳停, 不得不进行停机处理, 而处理的时间又较长, 长此以往就对正常的生产活动产生重要影响。5、在运行期间, 该系统的水泥磨头频繁溢出物料, 且水泥的比表面积较设计少, 若要解决这一问题, 则必须降低产量。

2 技术改造措施

2.1 在多次运转和停机检修中进行观察分析发现:

循环风机超负荷运转和叶轮严重磨损的原因是:旋风除尘器下的重锤式双翻板阀松动, 其锁风存在较大的缝隙, 这一问题导致不少细粉物料在除尘器中产生二次飞扬, 不少细粉物流进入到系统中循环, 这一就使得系统中存在较多的积尘, 导致循环风机长时间超负荷运行, 也导致叶轮的过度磨损。对此, 我们去除了这两个重锤式双翻板阀, 在该位置安装两个星形下料器, 解决锁风问题。

2.2 分析发现, V型选粉机的打散选粉效果不佳, 为解决这一问题, 拆除一个旋风除尘器, 并在此位置设置一台V型选粉机专用的涡流选粉机, 其作用是将V型选粉机中抽出的含尘气流使其进入到选粉机中进行分选, 将合格的半成品 (细粉物料) 通过除尘器进入到半成品库中。而粗粉物料则进入称重仓中进行再一次的挤压破碎处理。

2.3 重新设定球磨机的运行参数, 并优化设计球径级配和磨机的仓长, 适应入磨物料粒径的变化, 提高磨机的粉磨效率。

2.4 料饼提升机频繁报警的原因是因为该系统的提升机采用离心+重力卸料方式, 当料满时则抛得远, 料浅时则抛得近。

而料抛得远时与机壳碰撞会产生一条回弹线, 部分物料在系统运行过程中由料斗背带过出料口, 产生回料问题。对此, 我们通过理论计算和现场分析, 移动防反弹板的位置, 并改进进料方式, 防止出现料满现象, 从而有效减少料饼提升机的回料, 稳定料饼提升机的电流, 满足正常生产的需要。在生产过程中没有出现料饼提升机频繁报警现象, 实现了系统的安全稳定生产。

2.5 磨头溢料、水泥比表面积低问题的处理上, 将除尘器收集到的物料从原来的输入半成品库中改成输送到磨尾提升机中, 送入选粉机中进行分选, 提高水泥成品的比表面积。另外, 提高磨尾排风机的频率, 保证磨内良好的通风条件。同时在磨内挡料圈的下部用耐磨钢板焊堵住1/3。调整磨机的研磨级配, 提高水泥质量。将原先的三级配变成四级配。通过以上措施, 磨尾排风机的频率显著提高, 产量比改造前增加16%左右, 而水泥的比表面积也达到设计要求, 磨头溢料问题得到解决。

3 改造效果

经过一系列的改造, 并对水泥粉磨生产线进行一年的运行观察, 发现挤压预破碎系统运行良好, 未出现系统运行不稳等问题, 与改造前相比, 系统的产量提升20%左右, 新增近1000万元利润。在系统能耗方面, 在改造前, 生产1吨水泥大约耗电35kw/h, 改造后, 每吨水泥能节约5度电左右, 按照每度电0.5元计算, 生产一吨水泥可以节约2.5元。而一年的产量约200万吨, 这样一年大约能节省500万元, 取得显著经济效益。在熟料的用量上, 每吨水泥生产可以节约30kg的熟料, 但是需要增加30kg的混合材, 30吨熟料价格比30kg混合材价格低4.5元, 这样一年就可以节省1125万元。

综上, 对挤压预破碎闭路系统进行技术改造, 不仅能保证系统的稳定运行生产, 同时还能在保证水泥产品质量的基础上降低能耗、节约成本、提高产量, 每年能新增利润2625万元左右。随着水泥生产要素成本的增加, 水泥生产企业的利润空间被压缩, 急需不断加强技术改造, 节能提产, 充分挖掘水泥粉磨生产线的改造潜能, 在保证水泥产品质量的基础上增加利润点, 提高产量, 减少能耗, 推动企业的可持续发展。我公司对挤压预破碎闭路系统生产运行中存在的问题进行分析研究, 提出相应的改进措施, 优化该系统, 调节系统运行的各个参数, 保证了系统安全稳定运行, 取得显著经济效益。

摘要:V型选粉机作为一种不带动力的打散分级设备, 以其结构简单、工作效率高、耐磨性能高、维修简单等优点被广泛应用于水泥粉磨系统中。本文以我公司的水泥粉磨生产线为例, 介绍挤压预破碎闭路系统存在的问题, 并详细介绍技术改造方案以及取得的效果, 供同行参考借鉴。

关键词:V型选粉机,辊压机,技术改造

参考文献

[1]全印, 李玉军, 孟丽等.水泥闭路联合粉磨系统的提产节能技改[J].新世纪水泥导报, 2014, (6) :60-62.

[2]李海生.V型选粉机在挤压预破碎闭路系统中的应用[J].水泥, 2008, (2) :39-40.

构造破碎带“三维”立体加固技术 篇4

关键词:断层,构造破碎带,“三维”立体加固技术

引言

长期以来,煤层底板突水一直是影响我国煤炭资源安全开采的一个主要因素,特别是构造区域的断层突水更为严重,占整个突水事故的80%[1]。注浆加固技术作为防治断层突水的一种行之有效的措施被普遍应用于煤矿掘进和开采期间断层破碎带的改造上[2]。然而以往改造断层的注浆加固技术多为平面加固,本文研究的矿井构造突水可能性大,危险大,水压高、含水层多,平面加固很难达到预定的加固效果,为此某矿采用“三维立体加固技术”对构造破碎带进行加固,并取得了较好的效果。

1 工程概况

该矿主采二1煤层,其顶、底板岩层裂隙非常发育,下伏L9灰岩、L8灰岩和L7灰岩富水性中等——强,且周围大断裂发育,补给水源充沛,采深750m左右,水压达6.82MPa-7.64MPa,二1煤层至L8灰岩间的隔水层平均厚度只有26.5m,突水系数达0.28MPa/m,在开采影响下有很高的突水危险,如遇断层其突水危险性更大。11050工作面下顺槽在通尺1080m-1090m之间揭露了F115断层,该断层走向125°,倾向215°,倾角65°,落差1.2m。因在煤巷中掘进,隔水层薄,水压高,为防止11050工作面下顺槽发生突水,在探清该断层富水情况的基础上需要对对该断层进行注浆加固,根据该矿实际情况选择在下内11号钻场内进行F115断层加固工程。

2 注浆加固方案及施工

2.1 方案选择

考虑到某矿构造突水可能性大,危险大,水压高、含水层多等特点,平面加固很难达到预定的加固效果,固采用“三维”立体加固技术对构造破碎带进行处理,从而保证巷道掘进面顺利通过断层,不影响工作面正常回采。构造破碎带“三维”立体加固技术的原理是以断层破碎带为中心在360度范围内不同深度(断层附近底板破碎带及L9、L8和L2灰岩)进行注浆。

为了在高突水危险、高水压条件下有效注浆,某矿采用浙江杭钻机械制造股份有限公司生产的矿用地面注浆系统。该注浆系统最大优点是系统内配置有高速制浆机。该系统制成的浆液密度控制在1.1-1.7g/cm3之间,适应范围大,注浆效率高,每小时能注8.8t水泥,而且自动化程度高,完全能满足回风斜巷断层破碎带注浆加固的需求[3]。注浆流程为:

散装水泥——一次搅拌——分散制浆——精浆池——高压注浆泵——输浆管道——注浆钻孔——受注体。

2.2 钻孔布置及参数选取

2.2.1 钻孔布置

在1105工作面下顺槽1100m处上帮11号钻场内进行施工,共布置6个孔,分别为F115断层1#、2#、3#、4#、5#、6#。钻孔终孔深度控制在L8灰岩底板下垂距55m,钻进过程中,如果有水就进行注浆改造,如果无水则封孔。钻孔布置平图如图1所示各钻孔具体情况见表1。

2.2.2 钻孔参数及要求

为保证固管效果,防止固管后周围出现渗漏现象,下二级套管前必须对孔壁进行预注浆,以封闭钻孔周围岩层裂隙,以保证固管质量。因L8灰岩水水压高,为防止L8灰岩水窜入钻孔周围岩层裂隙中,在钻孔揭露L8灰岩前,钻进施工过程中如有钻孔出水现象,必须执行见水即注方针,浆液先稀后稠,注浆终压为15MPa,彻底封闭钻孔围岩裂隙。注浆时须严格控制浆液配比和注浆压力、进浆量和注浆连续性,保证注浆效果。钻孔参数如表1所示。

2.2.3 钻孔结构及要求

注浆孔要下二级套管,一级套管直径为Φ146mm,管底口下至二1煤层底板垂距7m,二级套管直径为Φ108mm,下至L9灰岩底板垂距7m。一、二级套管要进行注浆固管和做耐压试验,一级套管的试验压力应不低于10MPa,二级套管的试验压力应不低于15MPa,终孔孔径为Φ75mm,孔深打至L2灰岩斜距10m。各级套管必须联合使用,防止注浆时脱管、爆管现象发生。各级套管固管均遵循单液水泥浆先稀后稠,扫孔后必须用清水进行耐压试验,试验压力达到要求为合格,否则重新固管、试压,直到达到要求。

2.3 注浆材料及浆液配比

由于构造的形成具多期性和多方向性。含水层中裂隙发育,注浆封堵裂隙是主要目的。为保证进浆量和扩散半径及封水效果,浆液采用单液水泥浆,水泥采用新鲜的P.042.5R普通硅酸水泥。根据注浆钻孔的出

水量和吸浆量及时调整浆液密度,实际注浆过程中,浆液水灰比控制在3:1-1.5:1之间,密度在1.20g/cm3-1.37g/cm3之间。

2.4 注浆加固工艺

(1)钻孔出水后,注浆压力达到15MPa。

(2)由于井下施工注浆钻孔水压大,要求先用稀水泥浆注,如长时间注浆压力不上,可逐渐增加浆液浓度,但要保证进浆量。

(3)注浆方式采用下行分段式连续性注浆,尽量充填实岩溶裂隙。

(4)当浆液已用到最大浓度的时,吸浆量仍很大且不见减少,总水泥量达到200吨以上,孔口压力又不上升时,应改为间歇性注浆。

(5)间歇性注浆仍无压力时,可考虑使用双液浆或注骨料等。

2.5 技术要求

为防止L8灰岩水窜入L8灰岩顶板钻孔周围砂岩裂隙中,钻孔揭露L8灰岩前,钻进施工过程中如有钻孔出水现象,必须见水即注,以封闭钻孔周围裂隙;坚决杜绝有水仍然钻进的施工方式。

根据本次钻探设计要求,各级套管都要加上高压阀门后再进行耐压试验;一级套管耐压试验不小于10MPa,二级套管耐压试验压力不小于15MPa,均要求达到设计压力并稳定30min,孔口周围不漏水、套管不活动为合格,否则需重新注浆固管,直至耐压试验合格。

2.6 钻孔注浆结束标准

设计注浆压力为15MPa,井下注浆压力达到设计要求,泵量改为58L/min,并稳压10min以上,可结束注浆。水泥凝固24h后,重新透孔至孔底,若孔内水量小于1m3/h,则视为该孔合格,注浆封孔。水泥凝固24h后,重新透孔至孔底,若孔内水量大于1m3/h,继续用地面注浆站进行注浆,若孔口压力超过15MPa,则采用井下注浆方式重新进行注浆,当注浆压力达到设计压力,并持续10min以上,即可结束注浆,进行封孔,如此反复,直至孔内水量小于1m3/h,方可视为该孔合格结束。

3 结束语

“三维”立体加固技术有效的改造了构造破坏带,使检查孔的单孔最大涌水量从加固前的45m3/h降低到2m3/h以下,最终巷道顺利通过F115断层,没有发生突水危险。

参考文献

[1]常明辉,贾书祥,姜玉海.断层破碎带探水注浆加固治理技术[J].煤炭技术,2009,28(11):356-357.

[2]邹光华,张凤岩,宋彦波.巷道过含水断层破碎带的注浆加固技术[J].煤炭科学技术,2010,38(6):50-53.

断层破碎带掘进巷道支护分析 篇5

一、现有断层破碎带掘进巷道支护方式与存在问题分析

(一) 断层破碎带区域掘进巷道支护方式

(1) 多次尝试, 二次成巷, 时时监控顶板

采用此种方法, 就是在断层破碎带上挖掘出一个断面, 把后期使用的工具如锚杆、锚索等设置完备, 然后向下挖掘最后成巷。

(2) 减小锚杆之间的距离, 增加锚索的补强作用。

破碎带附近的岩层受地球内力的影响内部结构已经变得极其不稳定, 要想获得理想的巷道支护效果就需要减小锚杆之间的距离, 使他们能够承受更多面积的压力, 保护岩石层面的稳定性和完整性。

(3) 拉网防治岩石连带脱落

当巷道内断层过长时, 极易出现岩石连带脱落的现象造成巷道支护失稳, 因此必须在巷道内拉网维护, 有效控制巷道的变形, 强化巷道支护体系当中的支点作用。

(4) 巷道顶侧面添加混凝土, 加固巷道, 减少巷道的风化程度

巷道顶侧部加上混凝土有隔绝空气的作用, 同时也有凝固巷道壁的作用, 进一步保护了巷道内支护的稳定性和巷道的安全性。

(二) 现有断层破碎带掘进巷道支护存在问题

以上三种常用的方法目的是为了进一步的阻止巷道顶部岩石的脱落、下沉、风化、破碎等。但是由于支护的下部岩石受到了破坏, 随着时间的推移纵使使用这些传统的方法也不能完全阻止加强后的支护出现变形的情况, 据测算在临近断层4-5m范围内会出现较大的变形, 产生安全隐患。

二、断层破碎带掘进巷道支护技术新方法

经过多年的实践经验摸索, 在巷道施工中有一些好的合理的巷道断层破碎带支护技术经验。

(一) 施工前提前做出预设, 提前进行钻探, 确定有断层破碎带时, 做好提前进行巷道支护的预案。

(二) 施工到距离断层还有8-10m时。要开始使用传统的方法加固巷道支护, 如加密锚杆、锚索间的排距, 当施工进行至距断层还有5-6m时, 在巷道的顶板岩层使用一种叫异氰酸酯或是聚氨酯化学试剂与一种叫多元醇或多元醚的化学试剂反应生成聚氨酯 (皮革) , 这种东西能够具有强烈的黏附作用, 能够很好地固定巷道顶部的岩石, 防治风化和脱落。

(三) 施工到断层面3m左右时, 要时刻注意巷道内顶部侧面的情况, 根据断层破碎的情况, 对该时期的巷道内支护进行加固, 尽量少装药、少打眼、缩小施工的循环进度, 以免对断层造成更严重的破坏。在进行挖掘的过程中应从相对工作面斜上方通过锚索和挂网的方式进行保护并及时预警, 当切割后再次预警, 这样按部就班的施工能防止发生大的垮塌事故。随着施工的进一步跟进准备打超前锚, 并时时预警, 直到通过断层面几米的距离。

(四) 在开始对断层破碎带挖掘时就采用混凝土或者支棚的方式加强支护, 提高巷道支护质量。

(五) 施工过程中必须保证巷道内的顶部层面牢固可靠, 这样支护才能保证其安全性和稳定性, 然后就要开始支棚, 在这个过程当中要配合超前锚索, 这样可以在很大的程度上增加对顶板的保护作用, 防治顶部因岩石松动而产生大面积的连带掉落。在断层巷道内支护的关键是要从施工一开始就把巷道内顶板维护好, 一旦顶部发生大面积的岩石脱落, 将影响施工的安全性。

三、断层破碎带掘进巷道支护技术传统与新方法的综合运用

(一) 凤凰山矿断层破碎带掘进巷道支护的运用

凤凰山矿属于海陆交汇成的煤炭地层, 此地理位置经过海西运动的影响, 煤层内部存在大量的断层、薄煤区及其他构造, 内部构造复杂多变。当时根据传统方法加新型的方法对该矿区的巷道支护进行了多方面的保护, 在到达断层的施工过程中采用了二次成巷的方法, 运用了锚、网、喷混凝土、支棚相结合的方式, 再混以化学制剂很好地把断层当中易发生的问题解决掉, 巷道的顶部和侧面采用锚杆, 金属网、化学制剂黏合等综合方法进行处理。

(二) 阳煤二矿采取的断层掘进巷道支护综合运用

该煤矿区域直接顶为泥沙岩, 质地松软, 不利于开采, 在施工期间又不断发现了其他的断层带, 为了能够及时、安全、高效的通过该区域的断层带, 该煤矿采用了断层破碎带掘进巷道支护技术, 首先在接近断层8-10m时对巷道的顶部采用锚杆、锚索进行了加固, 并用混凝土向巷道支护的顶部和侧面进行喷灌, 加固墙体, 其次当接近断层6-5m采用化学制剂黏合, 将顶板的破碎部分黏合在一起, 再次进行了支棚工作, 采用金属的棚梁铺成3道以上的U形的支架架构用来支撑工作区域上方的断层岩体。通过这种办法该煤矿顺利通过了各个断层。

以上两个例子说明, 采用断层破碎带掘进巷道支护方法进行施工掘进, 特别是综合的使用各种方法, 能很快的通过断层, 取得很好的经济效益和社会效益。

结语

随着采煤工作产量的逐年增加, 要求我们在进行施工过程中能够安全有效的解决施工中出现的问题, 特别是在解决断层破碎带掘进巷道这样的问题上, 我们还要总结实践当中的经验, 进一步分析现有的巷道过断层破碎带支护技术存在的问题, 总结出合理的实用的断层破碎带掘进巷道支护技术, 以确保施工人员的安全。

摘要:煤矿当中的断层破碎带掘进巷道支护问题是影响煤矿巷道安全的一大技术难题, 针对在掘进过程中支护施工困难、危险等问题, 通过对现有的技术问题进行细致的分析, 结合实际煤矿巷道支护的实践方法, 总结成功经验, 把施工过程中的危险系数降到最低, 保护施工人员和操作人员的安全。

关键词:巷道,断层,破碎带,支护技术

参考文献

[1]王举堂, 马锦章.锚杆、预应力锚索联合支护技术的应用[J].锚杆支护, 2010 (01) .

[2]王锦.锚、网、带+锚索联合支护技术在全煤巷道中的应用[J].煤矿支护, 2009 (03) .

[3]韩振鹏, 夏志锋.锚杆锚索联合支护技术在煤矿井巷中的应用[J].中州煤炭, 2010 (10) .

[4]李学富, 姚华东.应用管棚支护技术掘进过断层破碎带的成功实例[J].宿州学院学报, 2010 (06) .

[5]郭福中.锚网喷+锚索+可伸缩金属钢架联合支护在过断层破碎带中应用[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2010 (10) .

隧道断层破碎带施工技术 篇6

针对上述情况, 结合施工生产要素及施工生产能力, 按照"管超前、严注浆、短开挖、不 (弱) 爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈"的施工原则, 在拱部超前小管棚注浆预固结围岩的保护下, 采用二部台阶法进行施工。拱部预留核心土, 周边采用风镐开挖, 核心土及中槽运用装载机开挖。

1 超前小管棚施工

1.1 工艺原理

在破碎松散岩体中超前钻孔, 打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液, 浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中, 并将其中的空气、水分排出, 使松散破碎体胶结、胶化, 形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体, 从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性;使超前小管棚与固结体形成一个具有一定强度的壳体, 在壳体的保护下进行开挖支护施工。

1.2 小管棚及注浆设计

采用4m/根的∮42mm小导管布设在拱部, 外插角5°~7°, 环向间距33cm, 纵向环距2.5m, 即每施作一排小导管, 开挖支护2.5m;压注1:1水泥浆液, 采用525#普通硅酸盐水泥, 浆液中掺水泥用量3~5%的40Be'水玻璃, 以缩短浆液的胶化固结时间, 控制浆液的扩散范围。

1.3 施工要点

1.3.1 小导管加工4m/根的∮42mm小钢

管一端加工成尖锥形, 距另一端100cm的位置开始至尖锥端之间按梅花型间距为20cm布设∮6mm的孔眼4排, 以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。

1.3.2 小导管安设如岩体松软, 采用YT-

28型风动凿岩机直接推送, 如遇夹有坚硬岩石处, 先用YT-28型风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。

在施作小导管前应注意:

a.喷3~5cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙, 为注浆作好准备工作;b.准确测量隧道中心线和高程, 并按设计标出小导管的位置, 误差±15mm;c.用线绳定出隧道中心面, 随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向, 以控制外插角达到设计的标准;d.施工顺序为从两侧拱腰向拱顶进行, 为提前注浆留好作业空间。

1.3.3 注浆选用UB6型注浆泵注浆, 采用浆液搅拌桶制浆。

为防止浆液从其他孔眼溢出, 注浆前对所有孔眼安装止浆塞, 注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀, 考虑风镐环形开挖的方便, 同时要达到固结破碎松散岩体的目的, 保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定, 形成有一定强度及密实度的壳体, 特别是确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力, 采取注浆终压 (0.8~1.2MPa) 和注浆量双控注浆质量, 拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。通过现场试验确定拱脚终压为1.2MPa, 拱腰范围为1.0MPa, 拱顶为0.8MPa.注浆时相邻孔眼需间隔开, 不能连续注浆, 以确保固结效果, 又达到控制注浆量的目的。

2 开挖为控制超欠挖及减少对围岩的扰

动, 拱部弧形及边墙周边均采用风镐分台阶开挖, 核心土及中槽均采用装载机开挖 (石质部分采用弱爆破) , 开挖进尺根据围岩稳定性确定钢拱架的间距, 即0.5~1.0m。

3 锚喷初期支护

3.1 初期支护参数系统锚杆采用3m/根的

WTD25型中空注浆锚杆, 纵向、环向间距均为100cm, 梅花型布置;拱墙设钢拱架, 间距50cm, 钢拱架每侧拱脚设4m/根的WTD25中空注浆锁口锚杆, 按梅花型布置在钢拱架的两侧, 环向间距50cm;挂∮6双层钢筋网, 网格尺寸为15cm×15cm, 喷射混凝土厚25cm。

3.2 喷射混凝土材料及机具选定

3.2.1 机具喷混凝土采用Bz-5型混凝土喷射机, 压力为0.2~0.4MPa。

3.2.2 水泥及细骨科采用425并普通硅酸盐水泥;

细骨料选用福州闽江砂, 砂率控制在50%, 含泥量≤3%。

3.2.3 粗骨科采用规格为7~15mm的碎石, 经试验选用各项指标均达到设计要求的碎石。

3.2.4 粘稠剂选用STC型粘稠剂, 经现场

试验, 最佳掺量为水泥用量的10%, 3min初凝, 6min终凝, 而且可大量减少回弹量。

3.2.5 水灰比水灰比过大、过小都会使混凝土回弹量增加, 浪费大量的材料;

经现场多次试验确定, 水灰比为o.47的混凝土喷射效果最佳。

3.3 喷射混凝土开挖后为缩短围岩的暴

露时间, 防止围岩进一步风化, 必须先初喷混凝土3~5cm厚再封闭围岩;待钢格栅及钢筋网安设好后, 再喷混凝土10~12cm;最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷射至设计厚度。

3.3.1 采用掺STC型粘稠剂半湿式喷射混凝土工艺, 减小洞内粉尘污染及回弹量。

3.3.2 喷射前用高压风将岩壁面的粉尘和

杂物吹干净, 水泥、粗、细骨料加少量水, 用搅拌机干拌, 水量按水灰比配制混凝土应加入水总量的20%;拌好后将干料运至喷射作业点再进行人工拌和, 并按水泥用量的10%掺入粘稠剂。

3.3.3 喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行, 每段长度为3m.

为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果, 用多盏碘钨灯提高作业环境温度。

3.3.4 喷头喷射方向与岩面偏角小于10°, 夹角为45°;

喷头至受喷面距离在0.6~1.0m之间, 喷头呈螺旋形均匀缓慢移动, 一般绕圈直径在0.4m为宜。

3.4 注浆在初喷混凝土封闭围岩后按设计布设锚杆和注浆。

锚杆孔位误差控制在《隧道施工规范》规定的误差范围之内。

3.4.1 钻进用YT-28型手持式风动凿岩

机凿孔并清孔, 应沿径向进行钻孔, 确保锚入稳定岩层的深度。

3.4.2 插入锚杆将安装好锚头的WTD25中空注浆锚杆插入锚孔。

3.4.3 安装止浆塞、垫板、螺母在锚杆尾端安装止浆塞、垫板和螺母。

3.4.4 注浆通过快速注浆接头将锚杆尾端和UB6型注浆机连接。

开动机器压注1:1水泥浆, 掺水泥用量3%的40Be'的水玻璃, 为了保证锚固质量及改良围岩结构, 注浆终压必须达到0.8MPa。

3.5 钢筋网片采用∮6冷拔螺纹钢, 购买成品;

挂设时网片必须随受喷面的起伏铺设, 与受喷面间留3cm作为保护层, 网片与系统锚杆焊接牢固, 确保喷射混凝土时不移动。

3.6 安设钢拱架:工字钢除锈后按设计要求分节加工成型, 钢拱架分节间通过钢板用螺栓联接或焊接。

3.6.1 钢拱架严格按设计间距架立。

3.6.2 为充分发挥钢拱架的承载能力, 首先要求钢拱架必须垂直且与线路方向垂直;

其次, 严格控制左、右拱脚标高, 以防拱架偏斜或侵入衬砌厚度。

3.6.3 钢拱架底部必须置于基岩上, 以防下沉变形。

3.6.4 监控量测初期支护完成后, 在拱顶、

拱脚及边墙处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测。测试元件用∮12圆钢加工而成, 每根元件长25cm, 锚入初期支护体20cm, 外露5cm, 以防震动影响量测结果。水平收敛量测采用铁科院武汉岩体力学研究所研制的收敛仪进行观测。量测频率开始6h观测1次, 然后根据变形量的减小而减小量测频率, 即12h、24h、48h、72h、168h, 根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等, 便于指导施工, 确保施工安全。量测点每隔5m布设1组。经量测, 拱顶最大累计下沉量为11mm, 水平最大累计收敛量为13mm。通过对断层破碎带采用超前小导管棚预支护、人工环形及周边开挖技术和锚喷初期支护措施, 且通过现场监控量测得出以下结论:

周边人工开挖可减小对围岩的扰动, 有效控制超欠挖。超前小管棚注浆预支护, 可以大量减少拱部围岩的掉块, 保证了施工安全、质量和进度。

摘要:本文对鹤顶山隧道断层破碎带段采用小管棚预支护、锚喷初期支护施工技术作了详细叙述, 并对开挖方法作了简要介绍。

关键词:隧道,断层,破碎带,支护施工

参考文献

某洞库工程破碎带施工方法 篇7

某洞库工程总建筑面积约一万多平方米,轴线长一千多米,其中储存库毛洞净空宽13.44m,高11.65m,离壁式结构(无二次衬砌),库房为框架结构,预制槽形屋面板。原方案采用下导洞(8m宽*6m高)施工,下导洞掘进能更准确地了解围岩情况,有利于确定扩挖时采用的爆破方法和支护措施。下导洞掘进施工至110m时遭遇破碎带,拱顶为强风化围岩,易坍塌,中下部围岩呈灰白色,岩质较硬,岩体较完整。由于该处为小断面洞体进大断面洞体,施工上导洞时拱弧跨度达13.7米,围岩自稳成拱结构性相对小导洞差,安全系数低,进展缓慢,20天仅完成12米(含扩挖)。进入120m后围岩更加破碎,特别是拱部围岩自稳性极差,存在间断性局部坍塌,按原设计的支护参数很难保证日后的使用安全,必须调整支护参数。

2 解决的办法

通过查看围岩情况,复核地勘报告,进行物探勘察初步判断破碎带长度170米左右。分析破碎带塌方主要原因一是地质条件差,围岩破碎,自稳性差,裂隙发育夹有褐黄色、灰白色砂土状全风化围岩,手捏即碎,拱部围岩自稳性极差,二是岩层单轴抗压强度低,围压比大,三是围岩自然含水量大。经研究确定采用超前小导管和格栅拱架(间距0.8米——1米)、径向锚杆、挂网喷射混凝土等强支护方式进行破碎带施工。

2.1 破碎带施工中主要应对措施:

洞库施工过程中遇到破碎带首先要对地质、水文情况有一个整体的了解,严格按照“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的方法进行施工。

(1)先治水:

在有水地段,应采用引、排、堵相结合的方式,处理好渗水,消除隐患。

(2)短开挖、弱爆破:

不良地质段,应遵循多打眼、浅打眼、少装药、弱爆破、短进尺的原则,减少对周边围岩的扰动。

(3)强支护:

对于破碎地段,应采取锚、喷、网联合支护的原则。如果喷锚支护仍不能提供足够的支护能力时,应及早装设钢架(工字钢或格栅钢架)支撑加强支护。

(4)勤量测:

开挖完成后,立即进行监控量测工作,及时掌握围岩变化情况。如变化较大,应制定相应的补救措施。

(5)早衬砌:

在监控量测反映围岩变化稳定、边墙完成后,衬砌结构尽早封闭,改善受力状态,确保衬砌结构长期稳定、坚固。

2.2 超前小导管施工

(1)工艺原理

在破碎松散岩体中超前钻孔,打入小导管并压注水泥浆或具有胶凝性质的浆液,浆液在注浆压力的作用下快速渗入破碎松散岩体中,使松散破碎体胶结,形成具有一定强度和抗渗阻水能力的固结体,从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性,使超前小导管与固结体形成一个具有一定强度的壳体,在壳体的保护下进行开挖支护施工。

(2) 超前小导管技术参数

拱部采用Φ42超前注浆小导管,L=4.5m,环向间距0.4m,纵向搭接长度1~1.5m,外插角5°~7°,压注1:1水泥浆液,采用525#普通硅酸盐水泥,浆液中掺适量水玻璃(水泥用量的3~5%),以缩短浆液的固结时间。

(3) 施工要点:在施工小导管前应注意的事项:

①喷3~5cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙,为注浆作好准备工作;

②准确测量隧道中心线和高程,并按设计标出小导管的位置,误差±15mm;

③用线绳定出隧道中心面,随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向,以控制外插角达到5°~7°;

④施工顺序为从两侧拱腰向拱顶进行,为提前注浆留好作业空间。

2.3 注浆

为防止浆液从其他孔眼溢出,注浆前对所有孔眼安装止浆塞,注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀,为保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定,形成有一定强度的壳体,特别是确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力,经过试验注浆质量采取注浆终压(0.8~1.2MPa)和注浆量双控,拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。注浆时相邻孔眼需间隔开,不能连续注浆,以确保固结效果,又达到控制注浆量的目的。

2.4 开挖

为控制超欠挖及减少对围岩的扰动,拱部弧形及边墙周边均采用弱爆破开挖,开挖进尺根据围岩稳定性确定为l—2榀格栅拱架的间距,即1.0~2.0m,边墙按格栅拱架的两个单元分两个台阶施工,上下台阶相距2m,左右边墙错开6m。

2.5 初期支护

开挖后为缩短围岩的暴露时间,防止围岩进一步风化,必须先初喷混凝土5cm封闭围岩;待格栅拱架及钢筋网安设好后,再喷混凝土10~12cm;最后在下一循环喷射混凝土时分两次喷射至设计厚度。喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行,喷射混凝土标号为C25,水灰比为0.48,可掺适量粘稠剂,经现场试验,最佳掺量为水泥用量的10%,3min初凝,6min终凝,而且可大量减少回弹量。

2.6 格栅拱架安装

软弱围岩段施工,强支护是控制变形的最直接、最有效的手段。因此开挖后必须及时施作刚度相对较大的初期支护,发挥大刚度拱架承受荷载的作用。在本工程中采用了格栅拱架效果较好。

(1)技术参数

格栅拱架由φ25螺纹钢分节加工成型,环向间距1.0m钢格栅分节间通过钢板用螺栓连接;径向锚杆采用φ25砂浆锚杆,L=3.5 m,环形,纵向间距1.0 m,梅花型布置;拱部钢格栅与边墙钢格栅的连接处施打2根φ42锁脚小导管,L=4.5m;边墙钢格栅与基底连接处根据围岩情况施打2根φ42锁脚小导管或Φ25砂浆锚杆;为加强格栅拱架的整体性,每榀格栅拱架之间设置Φ14螺纹钢剪刀撑;钢筋网采用Φ8@250×250;拱顶喷射混凝土厚30cm,侧墙喷射混凝土厚25cm。

(2)施工要点

①初期支护完成后立即进行格栅拱架的组装,由于采用人工拼装,需注意分节加工。本工程拱顶分2节,侧墙分2节。

②格栅拱架应按设计间距架立。为节约经费可根据现场情况适当调整。

③为充分发挥格栅拱架的承载能力,格栅拱架安装时必须垂直;其次,架立拱部钢格栅时,严格控制左、右拱脚标高,以防拱架偏斜,影响与边墙钢格栅架的连接。

④为方便拱部钢格栅与边墙钢格栅的连接,在底部连接处可采用片石进行调整。安装完毕后可用混凝土浇于基岩上,以防下沉变形。若基底围岩情况较差,则采用小导管或砂浆锚杆加固。

⑤径向锚杆应与与格栅拱架同步焊接连成整体。

⑥格栅拱架顶部超挖部分应进行压力注浆处理。

2.7 监控量测

在围岩破碎地段,尤其应加强监控量测工作,主要项目是水平收敛和拱顶下沉。在支护工作完成后应立即布设量测点,水平收敛和拱顶下沉测点应尽量布设在同一断面上,量测断面间距5m。通过每次的量测数据,及时绘制时间与位移之间的变化曲线图,从而可直接了解该点的围岩变化情况,为施工提供依据。本工程初期支护完成后,在拱顶、拱脚及边墙的内侧顶面标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测。测点采用Φ12圆钢加工而成,长25cm,锚入初期支护体20cm,外露5cm。水平收敛量测采用收敛仪进行观测。量测频率开始6小时观测1次,然后根据变形量的减小而减小量测频率,即12小时、24小时、48小时、72小时,根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等,便于指导施工,确保施工安全。经量测,本工程拱顶最大累计下沉量为7mm,水平最大累计收敛量为11mm。

2.8 施工速度

根据以上的支护方案和技术参数,每道工序占用时间如下:超前小导管钻孔、安装、注浆共8小时;掘进2米钻孔、装药、爆破、排烟排险、出渣共8小时;安装2榀格栅拱架、锁脚小导管、锁脚锚杆、径向锚杆、挂网焊接、安装透水软管、喷射混凝土等共8小时。以上为一个循环计1天,进尺2米。

3 处理结果

通过以上办法,历时125天,安全顺利通过了破碎带,格栅拱架间距1.0m,局部0.5m,格栅拱架顶部超挖部分采用回填块石并压力注浆处理。监控测量拱顶最大累计下沉量为7mm,水平最大累计收敛量为11mm。工程竣工验收移交三年,主体结构安全,未发现安全隐患。

总之,在破碎地段,一定要本着安全第一,预防为主,科学组织,精心施工,不留后患的原则,根据现场实际情况,确定支护方案,稳步前进,以免造成工程失误和增加投资。

摘要:以某洞库破碎带施工处理为例,介绍了加固的过程,经实践验证后,得出采用超前小导管注浆结合格栅拱架和径向锚杆加喷射混凝土方法施工能够解决破碎带塌方问题,可供类似洞库施工参考。

关键词:洞库塌方,超前小导管注浆,格栅拱架,径向锚杆,喷射混凝土

参考文献

[1]于宁,朱合华,苏生瑞.公路隧道施工中的地质灾害及相应措施的分析[J].地下空间,2003,6(2).

井筒富水基岩破碎带地面预注浆技术 篇8

地面预注浆技术是指当井筒通过较大的裂隙含水层或流砂层时, 在井筒开凿以前, 用钻机沿井筒的周围钻孔, 然后将配好的浆液靠设在地面的注浆泵经过各注浆孔注到地层内的裂隙或孔隙中充填固结, 在未开挖的井筒周围形成不透水的注浆隔水帷幕, 最后再进行井筒开凿。

地面预注浆技术的优点有: (1) 全部工作均在地面上进行, 工作条件好、效率高、钻进速度快; (2) 可以根据裂隙方向布置钻孔, 钻孔偏斜影响小, 且钻孔、注浆工程量较小; (3) 钻孔和注浆工作可在井筒开始掘进前进行, 不影响工程进度, 可连续施工; (4) 可以使用生产效率高的大型钻机使注浆孔孔径加大, 钻孔可以交叉更多的含水层裂缝, 提高了充填效果。

1 工程概况

江苏省徐州市某矿区域地质构造位置属华北板块南缘, 煤田构造形式为近东西向的对冲构造盆地, 南北两侧均为推覆构造组成的叠瓦扇, 盆地内部则为较简单的复向斜构造。南北边缘发育走向逆冲断层, 内部发育北北东向正断层。

井筒多为花斑状泥岩、砂质泥岩和粉砂岩, 裂隙发育, 岩体破碎, 富含水和瓦斯。瓦斯地质、水文地质和工程地质条件较为复杂。

2 注浆工艺

2.1 固管工程量、注浆段造孔

在注浆施工中, 依据注浆的目的不同及注浆地层的不同, 可以采用不同的钻孔方法及钻孔要求。

固管段表土层段采用牙轮钻头钻进, 直孔钻至382 m。护壁管中用单液水泥浆固管;养护后换130 mm牙轮钻头, 无芯钻进至终孔。井筒地面预注浆共完成固管安装2 292 m, 完成注浆段造孔4 018 m, 注浆孔布置见图1。

2.2 钻孔结构

主井地面预注浆钻孔分两级结构。

直孔段:开孔直径191 mm, 钻进至套管深度382 m, 下入直径168 mm套管。套管以下用直径130 mm钻头钻进。

2.3 孔斜

井筒直孔固管段终孔偏斜率不大于2‰, 注浆段终孔偏斜率不大于5‰。

为防止钻孔偏斜, 在钻进过程中, 应严格遵守技术操作规程, 还应注意钻具的同心度与垂直度, 根据岩层软硬的变化调整钻压、钻速, 保证钻具呈垂直状态。

钻孔测斜采用JDT-6陀螺测斜仪, 要求每10 m一个测点, 必要时加密测点, 并把数据及时填到钻孔偏斜平面图上, 以便根据钻孔偏斜情况及时采取相应措施, 确保注浆质量。

3 注浆方案

3.1 注浆深度及段高划分

井筒断层破碎带的加固范围为400~442 m。采用小段高, 定量注入单液水泥浆进行加固。当井底为含水层时, 为防止井底涌水, 注浆深度应为10 m以上。当注浆深度较大时, 由于各土层的裂隙发育不同及静水压力随深度增加而增大, 所以, 在一定压力下浆液扩散距离不相同。上部扩散远, 下部扩散较近;大裂隙扩散远, 而小裂隙扩散近, 应采用分段注浆。而主井断层破碎带基本现场实际情况可以采用先注黏土浆, 再注入水泥浆。水泥浆注浆加固段高原则上每10~20 m一个段高, 以不塌孔和埋钻为原则。

3.2 注浆压力

注浆压力是浆液在地层中扩散的动力, 它直接影响注浆加固效果, 但是注浆压力受注浆地层条件、注浆方法和注浆材料等因素的影响和制约。

注浆压力采用式 (1) 来计算:

式中:k是由深度决定的压力系数, MPa/m, 在埋深较潜的土层注浆时可取k=0.023~0.021;H为注浆深度, m。

由于是对断层破碎带进行堵水加固, 地质条件非常复杂, 所以从注浆公式可确定终压为静水压力值的2.5~3.0倍, 且根据注浆施工中的实际情况进行调节。

3.3 注浆材料及配比

破碎带堵水注浆以黏土水泥浆为主, 加固以单液水泥浆为主, 并注入部分塑性早强水泥浆 (主要成分水泥、粉煤灰、早强剂、塑性剂) 。

塑性单液水泥浆比常规的单液水泥浆吸水率低, 悬浮性好, 早期强度高, 可以适当提高注浆段高, 减少重复注浆次数, 提高施工效率。具体单液水泥浆配比见表1。

3.4 注浆量

浆液注入量根据浆液有效径向扩散距离和注浆段平均裂隙率, 利用公式 (2) 计算:

式中:Q为浆液注入量;R为浆液有效扩散半径, m;H为注浆段高, m;η为砂层孔隙率, 30%~40%;λ为损失系数, 1.2~1.5;η为岩层裂隙率, 0.5%~3%;α为浆液在裂隙内的有效充填系数, 0.8~0.9;m为结石率, 与浆液性质、砂层种类及充填率等有关, 一般为1.1~1.3;m为结石率, 与浆液性质、水泥浆的水灰比等有关, 一般为0.56~0.99。

4 注浆效果

4.1 注浆结束标准

井筒破碎带加固注浆, 单液水泥浆加固注入量实行定量控制, 达到设计的注浆终压 (静水压力的2.5~3倍) , 终量不大于60 L/min, 并继续以同样的压力注入较稀的浆液20 min以上。

4.2 注浆效果

井筒涌水量的预计一般采用稳定流完整井承转无压井的裘布依公式计算出的涌水量作为参考水量。该井注浆后注浆段井筒剩余涌水量预计为2.26 m3/h, 达到小于4 m3/h的质量标准, 与注前井筒检查孔提供的基岩段井筒涌水量297.57 m3/h相比, 堵水率达99.5%, 注浆加固效果明显。

5 主要结论

1) 该井筒裂隙发育, 岩体破碎, 含水丰富, 为确保地面预注浆工程达到所要求的效果, 实际完成6个注浆钻孔, 浆液注入量224 606 m3, 达到了预期效果;

2) 根据井筒复杂的水文地质条件, 采用小段高定量注入单液水泥浆对主井进行加固;注浆压力从注浆公式可确定终压为静水压力值的2.5~3.0倍;单液水泥浆配比从0.5∶1到2.0∶1;

3) 井筒破碎带在压水试验监测表明, 地面预注浆质量可靠, 堵水效果显著, 基本上消除了掘进工作面突水、大涌水量等隐患, 为井筒施工创造良好条件。

参考文献

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[2]黄德发, 王宗敏, 杨彬地层注浆堵水与加固施工技术[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2003.

[3]刘佑荣, 唐辉明.岩体力学[M].武汉:中国地质大学出版社, 1999.

[4]陈轲, 王曾光.地面注浆堵水技术在矿山建设中的应用[J].中国矿山工程, 2009, 38 (1) :35-40.

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