风积砂地层巷道小管棚超前注浆配合网喷砼施工工法.docVIP

风积砂地层巷道小管棚超前注浆配合网喷砼施工工法 中煤**集团有限责任公司三十工程处 1.前言 目前，在各类矿山建设中，采用平硐、斜井开拓的建设项目，以及铁路、公路等隧道项目，洞口段均可能处于少量的风积砂地层中，上覆厚度及长度均较小，大多都采用明槽开挖的方法进行施工，而在上覆厚度大，长距离的风积砂地层中，采用明槽开挖的方法由于开挖量太大。不仅造成开挖成本增加，而且需占用大片场地以及工期拖延。另外，采用诸如盾构法、旋喷桩法、大管棚等暗硐开挖的施工方法，不仅需要专业的施工队伍，而且工艺复杂，工程造价亦比较高，并且实施效果也不一定能满足施工需要。中煤**集团有限责任公司三十处施工的红柳林煤矿副斜井井筒工程，表土段有588m均处于风积砂层中，而煤矿建设中对于如此长距离深厚砂层的施工没有成熟的经验。后经多方调研论证：采用小管棚注浆法超前支护配合网喷砼支护工艺，成功地解决了该区间深厚风积砂层的暗挖施工。该成果2008年3月23日通过安徽省科技厅组织专家鉴定，认为该项施工技术内容全面，先进可靠，达到了国内领先水平，具有广泛的推广应用前景。该成果2008年获得安徽省淮北市科技三等奖。 经过对注浆材料，机械设备，施工工艺等方面的不断完善，发展和总结，形成了本工法。并在张家峁副平硐，王家岭主、副平硐等冲积层及破碎岩层中成功应用，经济效益显著。 2.工法特点 2.1 沿巷道拱部环形开挖，预留核心土，可以大大减少松散砂层的超前坍塌距离，对工作面形成强有力的支撑，并提供上台阶操作平台。 2.2 超前小导管注浆，一是利用了小导管的超前格栅作用；二是注浆后的砂层，其湿润度、粘结度大大增加，改变了松散砂层原有的物理特性。两者共同作用，保证短段掘进不出现砂层冒落现象。 2.3 钢支架配合双层网喷混凝土联合支护，能有效抵抗上部松散砂层的压力，确保巷道开挖后的安全支护。 2.4 工艺简单、易于实施，不需要其他专业的施工队伍。 2.5 设备配套简单，易操作，施工成本较低, 安全、质量能够得到保证。 2.6 征用工业场地小，不会破坏原地面地貌和工业场地布局，对环境无污染。 3. 适用范围 3.1 本工法广泛适用于煤炭、冶金、隧道等处于风积砂地层及破碎带等巷道工程施工。 3.2 西北沙漠地区类似工程的施工 。 4. 工艺原理 4.1 沿巷道拱部环形开挖，预留核心土，可以大大减少因松散砂层造成的超前坍塌距离，对工作面形成强有力的支撑，并提供上台阶操作平台。 4.2 超前小导管注浆，一是利用了小导管的超前格栅作用；二是注浆后的砂层，其湿润度、粘结度大大增加，改变了松散砂层原有的物理特性。两者共同作用，保证短段掘进不出现砂层冒落现象。 4.3钢支架配合双层网喷混凝土联合支护，能有效抵抗上部松散砂层的压力，确保巷道开挖后的安全支护。 5. 施工工艺及操作要点 5.1 工艺流程 上台阶拱部环形挖土→架设拱部支架→挂外层金属网→拱部初喷100mm→打安小导管→焊挂内层金属网→复喷至200mm及工作面喷浆封闭→导管注浆。 5.2 操作要点 采用预留核心土短台阶法掘进，全断面分为2个台阶，拱部为一个台阶，长3～4m，以方便核心土留设及人员操作平台。外层500mm间距金属支架、网喷外层支护。上台阶采用环形开挖500mm架设拱部支架,进行外层金属网挂设和初喷,然后进行内层金属网的焊挂及复喷及工作面喷浆封闭，再进行导管注浆。下台阶随上台阶的开挖前移进行支架腿的安设，并进行墙部网喷的施工。确保施工稳妥可靠的关键是：预留核心土周边开槽架设拱圈支架（穿混凝土鞋），挂外层金属网并进行100mm初喷必须一气呵成，最大限度的缩短砂土的暴露时间。 5.3 硐口护坡处理 斜井进硐前的明槽开挖，边坡按45°放坡，硐挖轮廓线内边坡按75°左右。放坡完成后首先进行正面及两侧边坡100mm厚网喷支护加固，确保边坡稳定。其中硐挖轮廓线之外5m范围内加厚至200mm，兼做硐口导管注浆的封闭层。45°坡面锚杆采用φ14×1500mm罗纹钢直接打入砂层中固定金属网，75o陡坡采用注浆锚杆吊拉金属网。 明槽砌筑至距进硐口4m处，预留空间作为施工硐口管棚之用。考虑顶管需要，混凝土碹端头1.5m长度进行加厚，并增加双层φ14mm钢筋进行加强处理，见图1。 图1 硐口碹头加固、导向支架及管棚施工图 5.4 硐内超前管棚 硐内管棚导管采用φ42×3mm，长度2.4～3.0m无缝钢管，每架支架跟随一排，布置参数为： 5.4.1布置位置：巷道拱部轮廓线(见图2)。 5.4.2导管间距：200mm。 5.4.3导管倾角：与巷道轴线夹角15°（见图2）。 5.4.4设计浆液扩散半径：200mm。 硐内导管施工，采用在支架工字钢腹板中部开孔定位，用电煤钻或风动煤钻经钢支架定位孔钻孔，人工大锤配合手持风钻打入导管。 另外，在拱部支架两侧底