双锥楔型结构在挡水墙加固中应用实践.pdf

双锥楔型结构在挡水墙加固中应用实践李宝绪，段元帅（山东万祥矿业有限公司，山东济南2 7 1 1 0 7）摘要：万祥矿业潘西煤矿-7 4 0 m东大巷挡水墙的施工时间较长，原设计的承压标准已不符合当前要求，需对挡水墙进行加固,通过论证,在不破坏原挡水墙的基础上,采用双锥楔型结构加固,确保墙体的密闭承压,为其他挡水墙的加固起到了借鉴作用。关键词：挡水墙加固;注浆加固；测量控制中图分类号F406.3;TD745.231概况万祥矿业公司潘西煤矿东部采区已开采结束。为确保矿井的开采安全，2 0 1 1 年在-7 4 0 m东部开拓大巷内建设挡水墙，对东部采区进行了封闭，由于施工时间较长，原设计的承压标准已不符合当前要求，需对挡水墙进行加固。施工位置示意图见图1。图1 施工位置示意图2加固位置选择原墙位于前七石门柱墩位置以里3 0 m，厚度2.5m，为确保原墙不被破坏且保证施工质量，要求在新建挡水墙和原墙之间留有安全距离，通过对现场巷道的相邻关系、围岩岩性、施工环境等因素进行分析后，将新挡水墙的修建位置定在原挡水墙以外2.0 m处较为合适。3设计依据最大静水压力：水闸墙位置底板标高-7 3 7.5m，挡水闸墙承压P=2.35MPa。迎水端巷道净宽3.4 m，净高2.6 m。水闸墙碱室砌筑所用的混凝土标号为C25号。参数计算（按双锥楔形公式)根据计算,取L=4.9m,E=0.67m。4施工技术要求巷道净宽：巷道中心线至任何一帮允许偏差为0+1 0 0 mm。巷道净高允许偏差为0 +2 0 0 mm。采用混凝土进行浇灌，水泥采用4 2 5#优质水泥，混凝土的配合比为水：水泥：沙：石子=0.3 8：1：文献标识码：B1.11：2.7 2。浇灌过程中，不得充填研石或其他杂物，挡水墙两端不得出现蜂窝、麻面，并一次浇灌全高，确保工程质量。碱室浇筑前，必须将岩帮冲洗干净，摘掉浮研悬岩，排净地面积水。严格按实验确定的配比要求进行称重、计量、配料，不得采用容积法配料，确保达到设计强度。施工过程中，要按照基建程序的要求，现场预留试块做强度试验。喷浆、浇灌混凝土后，要及时对巷道进行喷水保740东大养，前3 天每4 小时喷水保养一次，防止混凝土干裂，米水方窗根据混凝土的干燥程度，保证每天喷水两次，保养时间不少于3 0 d。浇灌过程中，边浇灌边采用振动棒振捣，不得充填研石或其他杂物，不得出现蜂窝、麻面，并一次浇灌全高，确保工程质量，拆除模板的时间不小于7 d。金属网采用1 0#镀锌铁丝编织的金属菱形网，其网孔规格为50 mmx50mm，网片之间采用专用串簧连网。5施工技术方法严格按现场的标注位置由外向里施工挡水墙，室的顶、帮及底板严格按照施工大样图进行掏槽，施工时，先扩帮挑顶，扩帮、挑顶永久支护后再进行卧底，两帮及顶底板掏槽均由外向里沿2 0 夹角进行施工，开门处最窄扩0.3 m，里端最深扩0.6 7 m，施工长度为5.9m。顶、帮及底板掏槽施工大样图见图2。挑顶、扩帮、卧底采用风镐人工掏槽，掏槽后必须达到基岩岩面，挑顶后采用长把工具摘除危岩悬研，再铺设金属菱形网并及时支设2 棵直径不小于1 8 0 mm的优质圆木点柱配长木托盘作为临时支护，木点柱间距1.0 m，人员在可靠的临时支护下，用锚网索支护作为永久支护。采用MSGLD600/222400mm(X)热轧细139文章编号：1 0 0 8-0 1 55(2 0 2 3)1 0-0 1 3 9-0 3牙钢式树脂锚杆，锚杆间排距为8 0 0 8 0 0 mm。采用两支符合设计要求的树脂锚固剂加长锚固；锚索直径21.8mm，长度8 3 0 0 mm，间排距1 4 0 0 1 4 0 0 mm，采用三支符合设计要求的树脂锚固剂加长锚固。道支护断面图见图3。-740m东大巷挡水墙施工平面大样图（比例尺1：50）扩带超起结点扩琴休束位置巷道中线-740m东大巷挡水墙施工面大样图（比例尺1：50）热顶起始原档水墙图2 施工大样图支护断面图（1:50）+22mm8300mm铺索绳图3 巷道支护断面图每次挑顶扩帮0.8 m，挑顶扩帮后，为提高挡水墙的抗压能力，不对原支护锚杆的外露超长进行处理，一并浇灌到挡水墙里，提高挡水墙的抗压能力。浇灌时，先将底板浇灌至现巷道的底板处，浇灌过程中将浇灌范围内的1 2 根注浆管按图标位置上、下、左、右各布置3 根注浆管并固定好，并用相邻锚杆拴1 0#铁丝固定注浆管，然后开始浇灌。在施工地点以里及以外的现场标注位置各打3 棵直径1 8 0 mm以上的优质圆木点柱，用于固定模板，点柱支在硬底，并有不低于2 0 0 mm的柱窝，用木仁、大锤打紧刹牢，确保其牢固可靠。随支设模板随浇灌混凝土，模板采用钉子钉在木点柱内侧，边灌浆边用风动振动棒振捣,确保混凝土与挡水墙周围无空隙，浇灌到巷道顶部无法人工浇灌混凝土时，采用喷浆法充实。混凝土浇灌时，应连续进行，并在设计位置道中心线两侧0.7 m预先埋设2 趟直径3 2 5mm排水钢140管，巷道底板上0.5m和1.3 m处预埋直径3 2 5mm排水钢管各1 根，里侧安设笼头，外侧安设6 MPa高压截门。距巷道左帮0.5m，底板上1 m处预埋直径50 mm钢管作为水压观测孔，外侧安设高压截门、压力表。在上、下、左、右埋设直径50 mm注浆管路。施工完成后，用喷浆机对挡水墙与原巷道接茬34处进行喷浆，喷浆厚度不低于0.1 m。喷浆时采用潮料原挡水墙喷浆,喷射混凝土的比例为水泥：沙子：石子=1：来水方向2：2,采用4 2 5#水泥，速凝剂的添加量为水泥重量的2%4%。喷浆后喷水保养，前3 天每4 小时喷水保养一次，防止混凝土干裂，根据混凝土的干燥程度，保持每天两次，保养时间不少于3 0 d。6支护方法挑顶结来发6.1 临时支护挑顶后,摘除危岩悬研后铺设金属菱形网，并及时支设2 棵直径不小于1 8 0 mm的优质圆木点柱配长木托盘作为临时支护，点柱间距1.0 m。点柱下端必须支设在硬底上，点柱上端支设在顶板上，并用木楔固定牢固。6.2永久支护采用锚网索作为永久支护，挑顶后先敷设金属菱MSGLD400/222400销杆形网，补打MSGLD-600/222400mm（X）热轧细牙钢式树脂锚杆配钢板锚盘、W护板压金属菱形网进行支护，顶帮锚杆的间排距为90 0 mm900mm;每根锚杆采用符合设计要求的树脂锚固剂锚固。锚索直径2 1.8 mm，长度8 3 0 0 mm，每根锚索采用3 支MSK28/500型树脂锚固剂加长锚固。7顶板管理安全技术措施施工时，当工作人员进入施工地点后，首先检查顶、底板的安全情况，采用敲帮问顶的方式进行检查，发现不安全现象，及时摘除危岩悬研,确认无安全隐患后，才允许作业。施工前,要用旧皮带对施工地点及其前后各1 0 m范围内的风水管线等进行妥善的保护,防止施工时被破坏，严禁研石直接砸落在风水管线上。保护好风水管线后,由安监员详细检查,确认安全后方可施工。使用临时支护前，一人监护一人操作，及时摘除危岩悬研，防止在使用临时支护的过程中，落研伤人。打安锚杆时，应逐排进行，先顶板后两帮。严格按照施工顺序进行。施工地点严禁空顶作业，发现支护不可靠时，必须及时加固处理,否则严禁施工。保证金属菱形网、护板与围岩接触严密，不松动、不平整处应在垫木托盘后上紧锚杆。8卧底施工技术措施施工人员进人现场后，由跟班副队长或班组长安排专人具体负责观察巷道顶板及周围的安全情况，对存在的安全隐患要及时处理或汇报，排除隐患后方可施工。施工过程中，必须由现场的班组长或指派专人随时执行敲帮问顶制度，随时摘掉危岩悬研。卧底前，先将卧底区段轨道南侧及道心卧出，确保能够正常通车。卧底时，发现有道木悬空的，必须用道木、半圆木及木楔垫实，在人工推车或电瓶车通过时，撤出施工人员，防止矿车或电瓶车掉道伤人。轨道南侧及道心卧出后，浇灌底板，浇灌时按设计要求浇灌排水沟及截水沟，通过截水沟将北帮排水沟内的水引人南帮,再通过外面截水沟引人北帮,将卧底段内两头水沟截住，在此段水沟内的水排净后，按设计要求卧底浇灌埋设排水管。9喷浆安全技术措施喷浆机及其开关必须放在安全可靠的地方，喷浆机离两帮的安全间隙不得小于0.5m。喷浆前，提前检查进风管及输料管的连接状况，以免鼓开管子伤人。浇灌材料的比例为水：沙：水泥=1：2：2,采用425#水泥，速凝剂的添加量为水泥重量的2%4%。10火药存放碉室管理火药存放碱室距离施工地点不得小于1 50 m，不大于3 0 0 m。碱室要求：临时火药碱室的标准。规格要求：采用长1.5m、宽0.5m、深0.5m的铁质火药箱，门锁齐全，牢固可靠，且铁箱的存放地点通风良好、顶板完好、支护可靠。附近有灌水炮泥水针和不小于一天用量的成品炮泥，成品炮泥要码放整齐。炸药必须存放在炸药箱内，铁质炸药箱内必须增加胶皮衬垫。11排水管路埋设道中心线两侧0.7 m处分别埋设2 趟325mm钢管，巷中底板上0.5m和1.3 m处预埋325mm钢管各一根，里侧安设笼头，外侧安设6 MPa高压截门。距巷道左帮0.5m，底板上1 m处预埋50mm钢管作为水压观测孔，外侧安设高压截门、压力表。12注浆管路埋设标准及注浆压力要求浇灌挡水墙前，必须严格按施工设计图进行布置，将浇灌范围内的1 8 根直径50 mm注浆管按图标位置上、下、左、右固定好，并用相邻锚杆拴1 0 铁丝固定注浆管，然后开始浇灌注浆。墙体浇筑完成后，需进行保养，且不少于3 0 d，方可注浆，注浆前先用清水对注浆管路进行冲孔，防止杂物堵塞管路。管底要触到岩帮，应该刨去管底部位临时支护的混凝土，并应尽量选在节理裂隙部位，在浇灌混凝土时，管底要采取保护措施。壁厚注浆管外露1 0 0 mm，并套丝以便于注浆泵连接，注完浆试完压后进行保护。注浆试压不得低于3.4 MPa，其稳压时间应在24h以上，试压时应采用专门的安全措施。预埋注浆管要进行编号管理，每根注浆管反复扫孔注浆不少于3 次，注浆压力不得低于设计水压的1.5倍，确保足够的吃浆量。每次达到终压后要稳压51 0 m i n。要按规定详细填写注浆记录报表。水闸墙施工完毕后，为确保安全，墙体均应做积水耐压试验。13创新点根据设计,结合现场注浆管存在两方面的问题：一是部分注浆管长度超过8 m，普通6 m、50 mm水管，长度不够；二是注浆管的数量偏少,设计为1 2 根50mm注浆管，可能无法保证注浆质量。针对以上问题,对注浆管的加工和设置进行了优化，一是采用长度为6 m、50mm水管和由旧水管加工2 m短接,两头带丝，中间用管箍进行连接，保证长度和注浆压力符合要求；二是针对挡水墙混凝土干缩后的存在缝隙位置,增加注浆管的数量,由1 2 根增加到1 8 根，增加在顶板、两帮及排水管壁上,确保了注浆效果。14效果分析通过采用探地雷达技术，对防水闸墙室混凝土及其围岩石的有无缺陷与规模大小进行了探测，围岩石无缺陷。同时,对出现的问题及早采取防范措施，进行加固处理，防止防水闸墙由于选址不合理、施工质量存在缺陷等原因而失效，严重威胁到矿并的安全。15结论通过采用双锥楔型结构，对挡水墙进行加固,确保了矿井的防治水安全，并且通过挡水墙的导水管，可以有效控制灾害性突水。参考文献：1方兴福.倒截锥形挡水墙在东坑仔煤矿应用实践J.江西建材,2 0 1 7(2 1):8 7.作者简介：李宝绪（1 97 0-），男，山东济南人，本科，助理工程师，研究方向：采矿。141