大涌水软岩条件下特高压水闸门硐室施工技术

大涌水软岩条件下特高压水闸门硐室施工技术大涌水软岩条件下特高压水闸门硐室施工技术温国惠，曹忠，宋淑光，常显东，黄勃（淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿，山东济宁272175）摘要本文重点介绍岱庄煤矿在施工-580m水平1160采区胶带上山水闸硐室过程中遇到泥岩、页岩等软岩和十下灰岩承受含水层大涌水等不利地质条件下，采用锚网(索)喷和配筋方式加固硐壁，铁皮配双注浆和围岩注浆帷幕隔离涌水点等特殊处理措施，建成岱庄煤矿5.8MPa特高压防水闸门硐室，总结了施工中关键词大涌水软岩特高压水闸门硐室施工岱庄煤矿当前正在开拓-580m二水平，开采下组16、17较薄煤层。由于16、17煤层为受奥灰水威胁煤层，下组煤实行分区隔离开采，1160采区为-580m水平首采区，需要分别在1160采区轨道上山、1160采区胶带上山设置防水闸门硐室，防止突水淹井。目前矿井设置的防水闸门硐室多为小于4MPa的中低压防水闸门硐室，且多为设置在水文地质条件稳定的坚硬岩层中；由于受到采矿地质条件的限制，岱庄煤矿在施工1160采区胶带上山防水闸门硐室过程中，揭露的岩性有泥岩、十下灰、粉砂岩、1工程概况1.1工程位置1160采区胶带上山防水闸门硐室布置在-580m水平煤仓中心以北75m处的1l60采区胶带上山的平巷中，硐室底板标高-51.2水文地质条件防水闸门硐室底板下距十三灰32.3m，距奥灰85m，距16煤层顶板7m；16煤层顶板为厚5.5m的十下灰岩，十下灰岩以上为厚l.3m的页岩和厚0.6m的十上灰岩，十上灰岩以上为总厚达到1.3工程结构形式根据防水闸门承受的最大水头压力P=5.8MPa，水压大于1.6MPa，同时考虑到围岩实际揭露状况及方便于施工等因素，硐室采用倒截锥形结构形式，由前室、主体硐室、后室三大部分构成，硐室全长17.5m，其中前室后室各为5m，主体硐室7.前室和后室荒断面为19.2m2施工工艺1160采区胶带上山防水闸门硐室采用如下施工工艺流程(见图3)。2.l施工顺序1160采区胶带上山防水闸门硐室是沿1160采区胶带上山底板掘进完成硐室上部施工的。在构筑施工的过程中，首先根据硐室设计的荒断面尺寸，按照“由外向里，自上而下”的顺序小循环窄打宽刷完成上山底板以上部分的施工，并及时采用锚网喷跟迎头进行一次支护，接着按照“先前室后后室，自上而下”的顺序完成上山底板以下部分的施工，并在前室以里掘砌一个比主体硐室底板深的蓄水池，然后对出水点开挖沟槽将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”的顺序分段支膜、配筋绑扎、预埋底部注浆管、浇筑混凝土进行二次支护成型。在浇注混凝土硐壁时，应先浇注前室两墙和后室两墙，然后浇注前室碹拱和后室碹拱，但前、后室必须各预留出至少l.5m2.2硐室锚网(索)喷工艺2.2.在硐室开宽施工时，采用喷浆跟迎头作为临时支护，喷层厚度30～40mm，循环进尺为02.锚杆支护。锚杆选用φ18×1800mm的等强度全螺纹钢式树脂锚杆，锚杆间排距为800×800mm，每根锚杆采用2支树脂锚固剂锚固，锚固剂型号为MSCK2350，锚杆预紧力矩不小于200N·m，锚固力不小于85kN。锚杆外端使用锚杆托牌和标准螺纹锚杆帽紧固，锚杆外露长度10～30mm；铁托盘用235号钢板压制成弧形，规格为长×宽×厚140×140×10mm。金属网由φ6.5mm的圆钢焊接制作，规格为1700×900mm，网格为100×100mm，巷道全断面挂网，墙部挂网至底板以下锚索支护。锚索间距1200mm，锚索排距2500mm．锚索线采用φ17.8mm低松驰钢绞线制作，顶板拱部锚索线长为6500mm，两墙锚索线长为4500mm；锚索梁采用矿用12#工字钢制作，长1500mm，索孔直径为22mm，孔间距为1000mm，居中对称布置，两梁端长250mm；工字钢梁上锚索索孔两侧需焊接长×宽喷射混凝土支护。强度等级为C20，厚度为200mm；其中硐窒初喷100mm，金属网到岩面间的喷厚不小于50mm，锚索支护后复喷喷100mm。喷射混凝土使用P.042.5R普通硅酸盐水泥，砂为纯净的河砂，石子粒径为15mm，并用水冲洗干净。配合比为水泥：砂：石子=1：2：(2-2.5)(重量比)，水灰比为0.45～0.5。混凝土抗拉强度为l.6Mha抗压强度22MPa，正常情况下避免使用速凝剂型。当对出水点喷浆处理时，可酌情加大掺入少量J85型速凝剂，掺入量为水泥重量的2％～3％，喷拱部时取上限，速凝剂必须在喷浆机上料口均匀加入锚网(索)喷一次支护后，前室和后室荒断面为17.5m2，2.3浇筑混凝土支护水闸门硐室采用混凝土浇筑进行二次支护，浇筑混凝土厚度400mm，混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度不低于20MPa，抗拉强度不低于2MPa。C30混凝土材料配比(见)。硐室开宽刷大完毕，经质检部门验收合格，达到设计轮廓后，方可浇筑混凝土。在浇筑混凝土的同时，依次按照设计要求摆设、固定防水闸门及各种管路。在浇筑前室和后室两墙混凝土时，采用φ8×1800m等强度全螺纹钢式树脂锚杆配合矿用12#工字钢半圆拱形旋胎支架固定模板。主室浇筑混凝土时采用矿用12#工字钢矩形支架，相邻框形棚间要打设拉杆和撑杆，防止在浇筑时支架受力不均而变形。在浇筑混凝土施工前，要使用铁丝将模板与支架绑扎牢固。主室与前室和后室之间的连接处，必须连续浇筑并预埋注浆管，保证主室与前室和后室结合成一个整体。前室和后室必须备预留至少13特殊处理措施3.l涌水赴理在硐室施工过程中，当揭露十下灰时的初始涌水量为48.5m3／h，稳定后涌水量为45m3／h。为了不影响混凝土浇筑施工的进度，保证工程质量，在浇筑施工前，利用风镐对涌水点进行开槽引排，在主硐室内施工一个蓄水池，将所有涌水汇聚到蓄水池内，然后在引水槽内预埋3根φ114×7mm热扎无缝耐高压钢管铁将涌水引排到前室以里水窝内，在使用排水泵将水排出。值得注意的是，水槽内必须使用粒径为20～3.2软岩处理由于1160采区胶带上山防水闸门硐室整体处于泥岩和页岩等软弱岩层中，硐室断面比较大，为了保证施工安全和防水闸门硐室耐特高压及密封功能的稳定性，采用锚网(索)喷结合配筋方式加固硐壁措施后，确保了防水闸门硐室竣工后一次性试压成功，没有发生泄露现象，工程质量达到优良。3.3混凝土的生产及输送为提高机械化水平，降低工人劳动强度，提高工效，缩短工期，在1160采区胶带上山防水闸门硐室构筑施工过程中，应用了JZC-350防爆型搅拌机和S150T型桥式皮带输送机及SJJ-800型皮带输送机，实现了混凝土生产和输送的机械化，使工期缩短了15d以上。4混凝土浇筑(1)前室和后室按照“先两墙、再碹帽、最后抹底”的顺序进行施工。主体按照“先抹底，再两墙，最后拱顶”的顺序施工；在浇筑两墙时要同步均匀进行，拱部要从两侧均匀向正拱基浇筑，并随浇筑随捣固。(2)硐室开挖后的荒断面规格尺寸、锚网(索)喷支护及配筋有关参数必须经质检查部门验收合格后，方可进行水闸门硐室的混凝土浇筑施工。(3)防水闸门主室及前室和后室，从铺底开始，必须自下而上连续浇筑混凝土，严禁出现与巷道方向一致的施工缝。超挖部分，一律用混凝土灌满捣实。(4)水闸门硐室与前室和后室的接茬处，混凝土必须新茬相接，使之接合严密，以防注浆加固时跑浆和注水打压时出现漏水现象。(5)水闸门硐室部分浇灌混凝土前，应由矿总工程师指定专人对刷帮、起底和挑顶基础的实际尺寸等进行检查验收。确认符合设计规定要求后，方可固定门框。竖门框时，必须检查中线、腰线、竖直度及门框平面与巷道中心线的垂直度。门框应与水平面垂直，其顺水流方向仰斜不超过0.5。确认符合设计并经矿总工程师批准，方可立模浇筑混凝土。模板与混凝土的接触面必须刨光，砌水闸门硐室用模板厚度不小于40mm(6)用于砌碹防水闸门硐室及其前后巷道的混凝土标号不得低于设计值。要严格控制水泥、石子、砂的配比与水质及水灰比。不准使用杂质超限的砂石，不准用速凝剂。每浇灌300mm的高度必须反复捣固一遍，严禁出现蜂窝麻面、狗洞和漏筋等现象。每批水泥搅拌的混凝土须留一组(每组3块)试块，与硐室同样条件下养护28d后试压。(7)防水闸门硐室及前室和后室巷道进行混凝土砌筑时，应连续浇筑并及时按照设计规定要求预理注浆管。保证紧密接合，防止出现漏水现象。其来水方向5m内的巷道底板应铺设混凝土地面，并不得高于其附近的巷道底板。5技术经济效益针对岱庄煤矿1160采区胶带上山防水闸门硐室工程揭露的岩性有泥岩、十下灰、粉砂岩、粘土质泥岩等多层位，岩性比较复杂，在揭露十下灰时初始滞水量达到48.5m3／h，稳定涌水量为45同时，该工程有针对性地采用了锚网(索)喷和配筋方式加固硐壁、铁皮配双注浆管注浆和围岩注浆帷幕隔离涌水点等特殊处理措施，建成岱庄煤矿5.8MPa特高压防水闸门硐室，为类似条件下施工防水闸门硐室提供了关键技术支持。参考文献[1]张万淮等.复杂地质条件下防水闸门硐室的设计与加固[J].西部探矿工程，2005(12)：26-30.[2]吴铁军等.古汉山矿西大巷防水闸门硐室注浆施工技术[J].中州煤炭，2005