治理矩形混合井井壁变形破坏应用研究

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[摘要] 辽宁柏杖子金矿混合井碹体变形破坏段位于泥质白云岩及花岗岩破碎带中，利用深孔注浆、预应力锚索加固围岩，采用逐步拆除矩形井壁碹体后重新进行钢筋混凝土支护的方案修复。使矩形井壁围岩固结为一体，增强围岩的整体性和稳定性，取得了预期效果。

[关键词] 矩形井壁；破碎带；锚注；变形

中图分类号： TD214文献标识码： A

0引言

辽宁柏杖子金矿混合井全长416.5米，混合井上部从386.5m到240m为规格2m*4m矩形井筒，从240m以下为直径4.5m的圆形井筒，主要支护方式为混凝土碹砌。混合井多处围岩为泥质白云岩及花岗岩，F2断层斜穿过井筒，花岗岩破碎带变形严重，混凝土现已受力变形，整体移位较大，虽然用400mm的“工”字钢加固过几次，但仍造成钢梁变形，罐道弯曲，现罐笼经过时摆动严重，存在重大安全隐患，必需修复，以保证安全生产。

1修复方案制定的依据

1.1 注浆加固机理分析

混合井井筒开裂、膨胀变形严重地段是在350m以下15m的范围内，井筒的详细观察，发现有滴水淋水现象，井筒变形段多为泥质白云岩和花岗岩岩断层，逐渐吸水膨胀，软化，发生流变，最终导致结构失稳破坏，挤坏井壁。为了提升，多次在四角罐道处削扩，严重影响安全生产和运输，成为柏杖子金矿的主要危险源之一。因此，需要对围岩进行锚注加固等使围岩粘结为一个整体，封堵裂隙，阻止水的浸润，获取足够的岩体强度，使井筒围岩稳定。

围岩注浆的主要作用：

(1)注浆后浆液将松散破碎的围岩胶结成整体，即把岩体内存在的裂隙注入高强度浆液后形成强筋骨，从而提高岩体自身强度，有效地改变岩体的力学性能，实现利用围岩自身作为支护结构的一部分，充分改善围岩的自承能力。

(2)注浆可改变围岩的松散结构，提高黏聚力和内摩擦角，使岩体强度显著提高。同时浆液封堵围岩裂隙，隔绝空气和水，防止围岩风化和氧化，且能防止围岩被水浸湿而降低围岩的自身强度，提高围岩的稳定性。

1.2注浆材料性能

为了能有效密封、固化破碎围岩，选用美固定364。364是一种硅酸盐树脂，其渗透性极强(可渗入到0．14ram的缝隙内)，强度高。在注射15min后粘结强度达到1MPa，半小时后粘结强度达到3MPa，7d后压缩强度达到30MPa，并具有很好的塑弹性，受压力影响可产生塑变而不开裂。

2支护方案

井壁支护是由多种支护方式组成一个有效的系统，而副井服务年限长(大于50a)，只依靠注浆加固并不能有效解决巷道支护问题。

施工顺序：局部布置锚索(长10m)-对巷道围岩泥质白云岩部分进行注浆，沿井壁断面按1．5―2．Om的间排距布孔(如图1)，孔深5m、孔径42mm，垂直于井壁打孔。根据现场具体施工情况而定，若裂隙发育，浆液渗透距离远(如渗透半径达3m)，则下排孔距漏浆2m处布孔(预留1～2m的渗透重叠区)。封孔器位置在距孔口l一1．5m处。

图1 注浆孔布置

注浆凝结后，对破坏变形处2m一段进行短拆短砌施工，配16*24钢筋及425高标号混凝土，后进行井架安装调试。

3施工组织

3.1注浆施工

(1)注浆前的准备工作。

(2)注浆前先检查泵及管路连接情况，A组份吸人端接入泵的白色输入管，B组份吸入端接入泵的黑色输入管。带压力表的管路为A组分输出管路。不能将A，B组分误接。并检查泵及管路是否通畅。注浆结束后，用机油清洗泵和注浆管路。

(3)检查泵及注浆管路的连接等情况-打开A输出阀门-冲开封孔器压力塞-打开B输出阀门-开始注浆-暂停注浆-用A组分冲洗混合管lOs-结束注浆-用机油清洗泵和注浆管路，取出混合管内搅拌器洗净。

3.2衬砌施工

(1)待注浆凝固结束后，对原来混凝土衬砌破坏处按照2m一段进行爆破拆除，炮孔深300mm，孔距200mm，装药1/3孔深，进行定向拆除爆破，靠近梯子间部分采用冲击钻人工拆除。

(2)出渣后，对井壁进行钢筋混凝土衬砌施工，待初凝后，进行下一循环工艺，直至完成所有施工地段。

(3)井架安装，在与原衬砌连接处施工锚杆或锚索。

4安全技术措施

4.1注浆的安全技术措施

由于锚注支护隐蔽工程的特殊性，因此，安全施工技术管理尤为重要。

(1)保证A，B组分1：1的比例混合，在出现漏浆时，先停止注浆0．5min，待凝固不漏时再继续注浆；

(2)开泵前应检查泵和管路是否连接正确，管路是否畅通，管路接头要牢靠、严密、有效；

(3)注浆作业应组成专门正规队伍，注浆泵由专人负责，有专人监督压力表，注浆要加强信号联系，保证注、停及时，反应快速；

(4)每班注浆完毕，要及时清洗注浆泵及其管路、及时维护；

(5)操作人员要佩戴皮手套或橡胶手套、保护眼睛等安全防护用品，以防止浆液溅洒眼内及皮肤上。注浆人员不得站在注浆孔的正下方，以防由于钻孔密封不严，注浆管滑落而被高压浆液击伤；

(6)每次注浆结束，及时将混合管内的搅拌器取出冲净，防止混合液在混合管内凝固；

(7)在注浆过程中，注浆施工点10m范围内应避免其他无关人员进入，以防止渗漏的浆液或压力浆液击伤。

4.2衬砌的安全技术措施

(1)做好治理工程及爆破拆除的前期安全准备工作，两套保护盘安装合理，将风水管理用大口径光管包裹，并固定在钢梁处，防止由于爆破冲击波和悬吊造成破损，并每班定时检查；

(2)遵循定向爆破安全操作规程，为防止大面积坍塌，应在施工后进行锚杆或长锚索支护，后进行钢筋混凝土衬砌工程；

(3)钢筋混凝土选择合理的配比，保证提高井壁抗变形能力，通过加固锚杆和锚索加固井壁及围岩。

5主要结论

(1)井筒通过46天的修复加固后，目前未发现变形明显，处于基本稳定阶段。

(2)为降低对矿井生产影响及保证现场施工的安全，对井壁采用锚杆或锚索加固，深孔高压注浆，局部用风镐破壁和定向爆破拆除的手段在施工中是可行的。

(3)软岩地段的支护，采用锚注等联合支护，加强围岩强度，提高锚固力，封堵围岩裂隙，提高围岩的自身承载能力，防止吸水膨胀引起自身破坏，起到稳定井筒的效果，对于井筒原衬砌与新衬砌相交的地段要采取锚杆支护措施，保证其整体的稳定性。

(4)对于F2断层处采用锚索加固并注浆，在保证强大的支护阻力的同时还应使支护具有一定的柔性，使得支护体在局部矿压显现剧烈的地段不会在短期内被压坏，所以支护形式的选择必须预留变形空间，采用锚索、钢筋混凝土等联合手段具有十分显著效果。