锚杆加固与局部注浆法在井筒维修中的应用

2005/9/14 11:46:32

　　摘　要　枣庄煤矿采用锚杆加固与局部注浆相结合，对破坏严重的东井井筒进行维修。实践证明，这是一种有效的施工方法。

　　关键词　井筒维修　锚杆加固　局部注浆法

1　概　况

　　枣庄煤矿东井井筒为副井，用于上下人员、材料及提升矸石，净直径4m，单层料石砌筑，井筒穿过多层岩层及煤层。井口标高为+78.7m，井底车场标高-114.8m，井筒净深193.5m。自30年代建成至今，已使用近70a。由于服务年限已久，且井壁为单层料石砌筑，强度低、有淋水，料石用白灰勾缝，粘结性差，渗水大，矿井已处于衰老期。近几年来，井筒安全煤柱线附近3，14，16层煤分别由本矿及周围矿井越界开采，造成开采应力不均衡。受重复采动应力影响，不同层位的地下水向井筒渗透，致使东井井筒不断发生掉水垢及料石碎片，而且愈来愈严重，主要表现为井筒局部净直径变小，磨罐笼边角，井壁处料石被压碎，总面积达200m²。1997年元月起为防止出现意外事故，停止该井筒乘罐上下人员，所以，该井筒已达到非修复不可的程度。

2　修复方案

　　针对井筒围岩已遭到较大程度破坏的情况，同时考虑到对生产的影响期要尽可能短，经矿有关部门多次商讨，决定采用具有主动加固作用的锚杆支护形式，托盘选择能够封闭井壁的钢板，即多根锚杆共用一个大托盘。对局部围岩较松软破碎的地段，同时施以注浆，使其强度得到双重提高。

3　施工工艺

3.1　锚杆加固
　　锚杆采用φ18mm×1 800mm的圆钢，锚头弯成蛇形(长度300mm)，使用快凝水泥卷局部锚固。外边贴井壁加盖的钢板(即锚杆托盘)厚度10mm，加工成长1 200mm、宽600mm弧形，使其半径为2 000mm，中间加工两个槽形孔，用以穿入锚杆，在钢板外加上200mm×200mm见方的托板，其厚度为10mm，外头上紧螺帽(M18)。

3.2　锚杆浇注与结合
　　(1)先将井壁锚板上口料石凿成45°破口。
　　(2)清除破碎石块及破口石块。
　　(3)按各锚杆位置打锚杆眼(要深入井壁1 750mm)，并用压风吹净眼内岩粉，装入浸透水的水泥卷，搅拌后打入锚杆。
　　(4)待锚杆水泥卷凝固后，分别挂上锚板，加上托板上紧螺母。
　　(5)按水泥：细砂：碎石子为1∶2∶1加水搅拌均匀。
　　(6)从45°上破口倒进水泥砂浆后捣实。
　　(7)抹平破口，待其凝固。
　　(8)若浇注于上方再加1层锚杆钢板锚固，可在施工下方锚杆时一并进行，并安装好锚杆。待初凝后再穿入钢板及托板上紧螺帽，见附图。

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附图　锚杆混凝土加固示意
1—混凝土入口；2—料石井壁；3—弧形钢板；4—锚杆

3.3　料石挖补
　　若在三层煤或壁后岩层较软处打锚杆不易锚固，而且局部井壁料石破碎较深，视情况可采用局部料石挖补，其加工的料石块度同原井壁料石，长×宽×高为500mm×400mm×200mm，必须为石灰岩。料石加工后，裸露面弧度与井壁弧度相同。
　　挖补顺序为：
　　(1)从需挖补的最下部开始，用手锤尖铲(或风镐)先打出下层井壁料石上平面，逐步向两侧及上部挖，将破碎料石逐块挖净，直至壁后基岩；
　　(2)一次性挖的面积不超过井壁料石表面积的5块，挖完后即可重新砌筑，水泥：细砂为1∶3，加水搅拌好后，用混凝土灌满壁后再铺底，然后放入料石，校好平面后再灌缝。要求灰缝饱满、无干缝、瞎缝及蜂窝；
　　(3)按原井壁料石接茬1/2逐块放入新料石；
　　(4)5块料石全放好后，方可再清理第2组被破坏的井壁料石(左、右上面)，每清理砌筑5块为1组，依次进行。

3.4　壁后注浆
　　在井壁36～42m和110～120m破坏带，由于侧压大，周围岩层破裂渗水大，需采用壁后注浆，其范围可在两段各上下延长10m进行，总注浆段垂深达60m左右。注浆施工步骤为：
　　(1)注浆孔由风钻打眼，眼深2～2.5m，垂直井壁打水平眼，眼距1.5m，三花形布置；
　　(2)用吹眼器将各眼孔内岩粉吹净；
　　(3)装进锚管；
　　(4)接好注浆高压管注浆(注浆泵设在井口)；
　　(5)待水泥浆凝固后，拆掉高压管，将眼口和管内未注入水泥浆的空间用灰浆灌满；
　　(6)上好托板，拧紧螺帽。

4　安全技术措施

　　(1)从地面压风管路上开口处接上φ51mm钢管作压风管用，一直到井筒，在井口处建一压风瓦笼闸门，其进入井筒处设一弯头，并与井架上临时天轮成一条垂线，进入井筒的φ51mm钢管联接头全部用快速接
头。
　　(2)上井口φ51mm管头设在井口卡盘固定，井口附近安装1部挡车或小绞车，作上下管路及其它用，保证信号畅通，每接好1根压风管后立即向下松，直到卡盘卡住管头并固定后方可松动钢丝绳，准备再下钢管。
　　(3)罐笼顶部加保护伞，并设栏杆使人员工作在保护伞掩护范围内。将东勾东面、西勾西面罐笼的上下层花板拆除，并在上下层之间做活动折面吊盘，以便人员在上下层工作。在罐笼上下层之间开一活动门，以便物料上下传递。
　　(4)罐笼与上井口安装声光信号系统，并设置一部直通电话。

5　井筒维修效果

　　该井筒于6月底修复结束，7月初投入正常使用。矿上专门组织人员在不同部位设点进行井筒变形监测。观测结果：7，8，9三个月的变形量分别为6.2，2.5和0.8mm，到10月份变形即停止，井筒已趋于稳定，证明锚固与注浆结合确实起到了应有的加固作用，达到了预期的目标。

第1作者简介

　　姜广臣，男，1967年10月生，1989年毕业于山东矿业学院采矿工程专业，工程师。主要从事矿井建设工程技术及管理工作。现为付村矿总工程师。曾在山东矿院学报发表论文。

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