大涌水軟巖條件下特高壓水閘門硐室施工技術(shù)

大涌水軟巖條件下特高壓水閘門硐室施工技術(shù)大涌水軟巖條件下特高壓水閘門硐室施工技術(shù)溫國(guó)惠，曹忠，宋淑光，常顯東，黃勃（淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司岱莊煤礦，山東濟(jì)寧272175）摘要本文重點(diǎn)介紹岱莊煤礦在施工-580m水平1160采區(qū)膠帶上山水閘硐室過(guò)程中遇到泥巖、頁(yè)巖等軟巖和十下灰?guī)r承受含水層大涌水等不利地質(zhì)條件下，采用錨網(wǎng)(索)噴和配筋方式加固硐壁，鐵皮配雙注漿和圍巖注漿帷幕隔離涌水點(diǎn)等特殊處理措施，建成岱莊煤礦5.8MPa特高壓防水閘門硐室，總結(jié)了施工中關(guān)鍵詞大涌水軟巖特高壓水閘門硐室施工岱莊煤礦當(dāng)前正在開(kāi)拓-580m二水平，開(kāi)采下組16、17較薄煤層。由于16、17煤層為受奧灰水威脅煤層，下組煤實(shí)行分區(qū)隔離開(kāi)采，1160采區(qū)為-580m水平首采區(qū)，需要分別在1160采區(qū)軌道上山、1160采區(qū)膠帶上山設(shè)置防水閘門硐室，防止突水淹井。目前礦井設(shè)置的防水閘門硐室多為小于4MPa的中低壓防水閘門硐室，且多為設(shè)置在水文地質(zhì)條件穩(wěn)定的堅(jiān)硬巖層中；由于受到采礦地質(zhì)條件的限制，岱莊煤礦在施工1160采區(qū)膠帶上山防水閘門硐室過(guò)程中，揭露的巖性有泥巖、十下灰、粉砂巖、1工程概況1.1工程位置1160采區(qū)膠帶上山防水閘門硐室布置在-580m水平煤倉(cāng)中心以北75m處的1l60采區(qū)膠帶上山的平巷中，硐室底板標(biāo)高-51.2水文地質(zhì)條件防水閘門硐室底板下距十三灰32.3m，距奧灰85m，距16煤層頂板7m；16煤層頂板為厚5.5m的十下灰?guī)r，十下灰?guī)r以上為厚l.3m的頁(yè)巖和厚0.6m的十上灰?guī)r，十上灰?guī)r以上為總厚達(dá)到1.3工程結(jié)構(gòu)形式根據(jù)防水閘門承受的最大水頭壓力P=5.8MPa，水壓大于1.6MPa，同時(shí)考慮到圍巖實(shí)際揭露狀況及方便于施工等因素，硐室采用倒截錐形結(jié)構(gòu)形式，由前室、主體硐室、后室三大部分構(gòu)成，硐室全長(zhǎng)17.5m，其中前室后室各為5m，主體硐室7.前室和后室荒斷面為19.2m2施工工藝1160采區(qū)膠帶上山防水閘門硐室采用如下施工工藝流程(見(jiàn)圖3)。2.l施工順序1160采區(qū)膠帶上山防水閘門硐室是沿1160采區(qū)膠帶上山底板掘進(jìn)完成硐室上部施工的。在構(gòu)筑施工的過(guò)程中，首先根據(jù)硐室設(shè)計(jì)的荒斷面尺寸，按照“由外向里，自上而下”的順序小循環(huán)窄打?qū)捤⑼瓿缮仙降装逡陨喜糠值氖┕?，并及時(shí)采用錨網(wǎng)噴跟迎頭進(jìn)行一次支護(hù)，接著按照“先前室后后室，自上而下”的順序完成上山底板以下部分的施工，并在前室以里掘砌一個(gè)比主體硐室底板深的蓄水池，然后對(duì)出水點(diǎn)開(kāi)挖溝槽將涌水引排到前室以里施工好的水池里，按照“先前室后后室，自上而下”的順序分段支膜、配筋綁扎、預(yù)埋底部注漿管、澆筑混凝土進(jìn)行二次支護(hù)成型。在澆注混凝土硐壁時(shí)，應(yīng)先澆注前室兩墻和后室兩墻，然后澆注前室碹拱和后室碹拱，但前、后室必須各預(yù)留出至少l.5m2.2硐室錨網(wǎng)(索)噴工藝2.2.在硐室開(kāi)寬施工時(shí)，采用噴漿跟迎頭作為臨時(shí)支護(hù)，噴層厚度30～40mm，循環(huán)進(jìn)尺為02.錨桿支護(hù)。錨桿選用φ18×1800mm的等強(qiáng)度全螺紋鋼式樹(shù)脂錨桿，錨桿間排距為800×800mm，每根錨桿采用2支樹(shù)脂錨固劑錨固，錨固劑型號(hào)為MSCK2350，錨桿預(yù)緊力矩不小于200N·m，錨固力不小于85kN。錨桿外端使用錨桿托牌和標(biāo)準(zhǔn)螺紋錨桿帽緊固，錨桿外露長(zhǎng)度10～30mm；鐵托盤用235號(hào)鋼板壓制成弧形，規(guī)格為長(zhǎng)×寬×厚140×140×10mm。金屬網(wǎng)由φ6.5mm的圓鋼焊接制作，規(guī)格為1700×900mm，網(wǎng)格為100×100mm，巷道全斷面掛網(wǎng)，墻部掛網(wǎng)至底板以下錨索支護(hù)。錨索間距1200mm，錨索排距2500mm．錨索線采用φ17.8mm低松馳鋼絞線制作，頂板拱部錨索線長(zhǎng)為6500mm，兩墻錨索線長(zhǎng)為4500mm；錨索梁采用礦用12#工字鋼制作，長(zhǎng)1500mm，索孔直徑為22mm，孔間距為1000mm，居中對(duì)稱布置，兩梁端長(zhǎng)250mm；工字鋼梁上錨索索孔兩側(cè)需焊接長(zhǎng)×寬噴射混凝土支護(hù)。強(qiáng)度等級(jí)為C20，厚度為200mm；其中硐窒初噴100mm，金屬網(wǎng)到巖面間的噴厚不小于50mm，錨索支護(hù)后復(fù)噴噴100mm。噴射混凝土使用P.042.5R普通硅酸鹽水泥，砂為純凈的河砂，石子粒徑為15mm，并用水沖洗干凈。配合比為水泥：砂：石子=1：2：(2-2.5)(重量比)，水灰比為0.45～0.5?；炷量估瓘?qiáng)度為l.6Mha抗壓強(qiáng)度22MPa，正常情況下避免使用速凝劑型。當(dāng)對(duì)出水點(diǎn)噴漿處理時(shí)，可酌情加大摻入少量J85型速凝劑，摻入量為水泥重量的2％～3％，噴拱部時(shí)取上限，速凝劑必須在噴漿機(jī)上料口均勻加入錨網(wǎng)(索)噴一次支護(hù)后，前室和后室荒斷面為17.5m2，2.3澆筑混凝土支護(hù)水閘門硐室采用混凝土澆筑進(jìn)行二次支護(hù)，澆筑混凝土厚度400mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，軸心抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，抗拉強(qiáng)度不低于2MPa。C30混凝土材料配比(見(jiàn))。硐室開(kāi)寬刷大完畢，經(jīng)質(zhì)檢部門驗(yàn)收合格，達(dá)到設(shè)計(jì)輪廓后，方可澆筑混凝土。在澆筑混凝土的同時(shí)，依次按照設(shè)計(jì)要求擺設(shè)、固定防水閘門及各種管路。在澆筑前室和后室兩墻混凝土?xí)r，采用φ8×1800m等強(qiáng)度全螺紋鋼式樹(shù)脂錨桿配合礦用12#工字鋼半圓拱形旋胎支架固定模板。主室澆筑混凝土?xí)r采用礦用12#工字鋼矩形支架，相鄰框形棚間要打設(shè)拉桿和撐桿，防止在澆筑時(shí)支架受力不均而變形。在澆筑混凝土施工前，要使用鐵絲將模板與支架綁扎牢固。主室與前室和后室之間的連接處，必須連續(xù)澆筑并預(yù)埋注漿管，保證主室與前室和后室結(jié)合成一個(gè)整體。前室和后室必須備預(yù)留至少13特殊處理措施3.l涌水赴理在硐室施工過(guò)程中，當(dāng)揭露十下灰時(shí)的初始涌水量為48.5m3／h，穩(wěn)定后涌水量為45m3／h。為了不影響混凝土澆筑施工的進(jìn)度，保證工程質(zhì)量，在澆筑施工前，利用風(fēng)鎬對(duì)涌水點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)槽引排，在主硐室內(nèi)施工一個(gè)蓄水池，將所有涌水匯聚到蓄水池內(nèi)，然后在引水槽內(nèi)預(yù)埋3根φ114×7mm熱扎無(wú)縫耐高壓鋼管鐵將涌水引排到前室以里水窩內(nèi)，在使用排水泵將水排出。值得注意的是，水槽內(nèi)必須使用粒徑為20～3.2軟巖處理由于1160采區(qū)膠帶上山防水閘門硐室整體處于泥巖和頁(yè)巖等軟弱巖層中，硐室斷面比較大，為了保證施工安全和防水閘門硐室耐特高壓及密封功能的穩(wěn)定性，采用錨網(wǎng)(索)噴結(jié)合配筋方式加固硐壁措施后，確保了防水閘門硐室竣工后一次性試壓成功，沒(méi)有發(fā)生泄露現(xiàn)象，工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良。3.3混凝土的生產(chǎn)及輸送為提高機(jī)械化水平，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工效，縮短工期，在1160采區(qū)膠帶上山防水閘門硐室構(gòu)筑施工過(guò)程中，應(yīng)用了JZC-350防爆型攪拌機(jī)和S150T型橋式皮帶輸送機(jī)及SJJ-800型皮帶輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)了混凝土生產(chǎn)和輸送的機(jī)械化，使工期縮短了15d以上。4混凝土澆筑(1)前室和后室按照“先兩墻、再碹帽、最后抹底”的順序進(jìn)行施工。主體按照“先抹底，再兩墻，最后拱頂”的順序施工；在澆筑兩墻時(shí)要同步均勻進(jìn)行，拱部要從兩側(cè)均勻向正拱基澆筑，并隨澆筑隨搗固。(2)硐室開(kāi)挖后的荒斷面規(guī)格尺寸、錨網(wǎng)(索)噴支護(hù)及配筋有關(guān)參數(shù)必須經(jīng)質(zhì)檢查部門驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行水閘門硐室的混凝土澆筑施工。(3)防水閘門主室及前室和后室，從鋪底開(kāi)始，必須自下而上連續(xù)澆筑混凝土，嚴(yán)禁出現(xiàn)與巷道方向一致的施工縫。超挖部分，一律用混凝土灌滿搗實(shí)。(4)水閘門硐室與前室和后室的接茬處，混凝土必須新茬相接，使之接合嚴(yán)密，以防注漿加固時(shí)跑漿和注水打壓時(shí)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。(5)水閘門硐室部分澆灌混凝土前，應(yīng)由礦總工程師指定專人對(duì)刷幫、起底和挑頂基礎(chǔ)的實(shí)際尺寸等進(jìn)行檢查驗(yàn)收。確認(rèn)符合設(shè)計(jì)規(guī)定要求后，方可固定門框。豎門框時(shí)，必須檢查中線、腰線、豎直度及門框平面與巷道中心線的垂直度。門框應(yīng)與水平面垂直，其順?biāo)鞣较蜓鲂辈怀^(guò)0.5。確認(rèn)符合設(shè)計(jì)并經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)，方可立模澆筑混凝土。模板與混凝土的接觸面必須刨光，砌水閘門硐室用模板厚度不小于40mm(6)用于砌碹防水閘門硐室及其前后巷道的混凝土標(biāo)號(hào)不得低于設(shè)計(jì)值。要嚴(yán)格控制水泥、石子、砂的配比與水質(zhì)及水灰比。不準(zhǔn)使用雜質(zhì)超限的砂石，不準(zhǔn)用速凝劑。每澆灌300mm的高度必須反復(fù)搗固一遍，嚴(yán)禁出現(xiàn)蜂窩麻面、狗洞和漏筋等現(xiàn)象。每批水泥攪拌的混凝土須留一組(每組3塊)試塊，與硐室同樣條件下養(yǎng)護(hù)28d后試壓。(7)防水閘門硐室及前室和后室巷道進(jìn)行混凝土砌筑時(shí)，應(yīng)連續(xù)澆筑并及時(shí)按照設(shè)計(jì)規(guī)定要求預(yù)理注漿管。保證緊密接合，防止出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。其來(lái)水方向5m內(nèi)的巷道底板應(yīng)鋪設(shè)混凝土地面，并不得高于其附近的巷道底板。5技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益針對(duì)岱莊煤礦1160采區(qū)膠帶上山防水閘門硐室工程揭露的巖性有泥巖、十下灰、粉砂巖、粘土質(zhì)泥巖等多層位，巖性比較復(fù)雜，在揭露十下灰時(shí)初始滯水量達(dá)到48.5m3／h，穩(wěn)定涌水量為45同時(shí)，該工程有針對(duì)性地采用了錨網(wǎng)(索)噴和配筋方式加固硐壁、鐵皮配雙注漿管注漿和圍巖注漿帷幕隔離涌水點(diǎn)等特殊處理措施，建成岱莊煤礦5.8MPa特高壓防水閘門硐室，為類似條件下施工防水閘門硐室提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。參考文獻(xiàn)[1]張萬(wàn)淮等.復(fù)雜地質(zhì)條件下防水閘門硐室的設(shè)計(jì)與加固[J].西部探礦工程，2005(12)：26-30.[2]吳鐵軍等.古漢山礦西大巷防水閘門硐室注漿施工技術(shù)[J].中州煤炭，2005