管棚预注浆超前支护在斜坡道施工中应用

方德求，漳立永，徐学志

（铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司，安徽铜陵244000）

管棚预注浆超前支护在斜坡道施工中应用

方德求*，漳立永，徐学志

（铜陵有色金属集团铜冠矿山建设股份有限公司，安徽铜陵244000）

KINSENDA铜矿恢复斜坡道工程入口段属于强风化软岩，岩石中富含饱和水，极其松软，极易坍塌，施工初期采用短掘短砌的方法没有成功，后采用管棚预注浆超前支护施工方法，实现了安全、快速、优质、高效施工，为以后类似围岩斜坡道的施工积累了工程实际经验。

斜坡道；管棚预注浆；超前支护；施工方法

1 工程概况

KINSENDA铜矿位于刚果金东南部的KATANGA省境内，距赞比亚边境约5km，距Kasumbalesa镇约25km。20世纪70年代，日本财团建立了KINSENDA铜矿，从事矿山的开采，1983～1987年，先后由加拿大公司、刚果金国有Sodimico公司，代表政府从事矿山的生产和管理，从1993年开始，整个矿山停产。2005年年底，Metorex公司获得了矿山75%的所有权，之后着手恢复矿山的生产，本斜坡道工程为矿山恢复工程之一。

该斜坡道从地表堑沟起向下掘砌一条净断面为5m×5m、坡度为8°、长度约1240m的斜坡道，包括一段螺旋斜坡道、3个避难硐室以及若干装载硐室、会车硐室等工程。斜坡道入口段围岩极其风化，主要由长石高岭土化形成的灰白色泥状物、石英颗粒、黑云母碎屑及少量褐色矿物组成，未沙化的原岩残余结构清晰，部分手可掰断，大于2mm的颗粒物约占70%，粘性差，强度极差，遇水即软化崩解，该段围岩从工程钻资料分析约100m。

2 施工方案

因斜坡道入口段围岩稳定性极差，且施工时当地正处于雨季，通常的短掘短砌施工方法不能保证围岩不出现大范围垮塌，为确保施工安全，经过经济、技术比较，确定采用管棚预注浆超前支护的施工方案，每段管棚长度为21m。

3 施工工艺

按设计图纸施工护坡并采用锚网喷加固护坡，留防洪沟，形成斜坡道入口开挖工作面。

3.1 止浆墙施工

放斜坡道中心线，以此为基准浇筑止浆墙，止浆墙高度超斜坡道净高2.5m，宽度超净宽4.0m（左右各2m），墙脚厚度为1.2m，墙顶厚度为0.45m，墙基础深500mm，墙砼标号为C20，墙与工作面之间采用毛石砼充填。

3.2 明斜坡道施工及孔口管埋设

明斜坡道为双层钢筋砼，主筋为Ø25mm，辅筋为Ø20mm，网格间距均为250mm，砼标号为C25，厚度为450mm，基础为400mm，纵向长度为2m。明斜坡道施工采用在南非加工的成品钢支架作为拱架，模板采用钢模板，拱架之间用Ø22mm圆钢连接，拱架间距100cm。用Ø150mm×6mm×2000mm的无缝钢管作为孔口管，置于模板中，用槽钢等作为支架，支起200mm，孔口管间距为400mm，孔口管安装时顶部角度为7°，方向与斜坡道一致，两帮径向角与斜坡道角度一致，外向角为1°，然后将孔口管与槽钢支架焊接固定，孔口管埋设位置与设计位置的上下、左右允许偏差为±5cm。明斜坡道预埋孔口管断面见图1。砼浇筑过程中应加强振捣，同时避免人员和振动棒在操作过程中扰动孔口管。

3.3 搭设钻机平台及操作平台

平台采用脚手架搭设，强度应满足承受机具、材料、人员荷载要求，连接牢固、稳定，防止施钻时出现不均匀的下沉、位移，影响钻孔的质量。钻机平台高度以钻机的可调控范围以及钻孔顺序来确定，由于钻机顺序按高孔位向低孔位进行，平台位置相应自上而下逐步降低，以满足钻孔需要，操作平台高度以人员操作方便来确定。

3.4 钻孔

（1）钻孔采用MKQJ120/40型柱式潜孔钻机，钻头采用Ø130mm的合金钢钻头，为防止钻进时邻孔塌孔或窜孔，先钻奇数孔，后钻偶数孔。

（2）开孔时要低压慢钻，以便控制钻孔方向，待成孔2m后逐步提高风压和钻进速度。如果遇到硬岩，应高压低速钻进，如果遇到软岩，应降低风压并控制钻进速度，及时洗出岩粉岩屑，以免卡钻。

（3）围岩较好时可以一次成孔，若围岩差出现严重卡钻甚至塌孔时，应立即退钻并封孔注浆，待浆液凝固后再重新开钻。

（4）钻孔时经常测量孔的角度，误差控制在0.5°以内，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限应封孔，原位重钻。

（5）孔深应比管棚钢管长1～2m，以便容纳埋管时孔内堆积的岩屑，保证管棚管埋深能达到设计要求。

（6）认真填写钻孔记录，除记录钻孔深度、方向角外，因及时分析每孔岩屑、出水和钻进速率等要素，以达到超前探测围岩的目的，从而指导斜坡道施工。

（7）孔钻完后进行清孔。

3.5 管棚加工及安装

3.5.1管棚加工

管棚在现场加工，材料采用Ø108mm×6mm无缝钢管，节长为3m和6m二种规格，钢管上交错钻Ø16mm的注浆孔，注浆孔间距15cm，梅花型布置，奇数孔第一节钢管长3m，偶数孔第一节钢管长6m，每孔第一节钢管端头加工成锥型，长为10cm，在距孔口1.1m内不钻注浆孔，作为止浆段，管棚钢管见图2。

3.5.2 管棚安装

首先用装载机吊起第一节钢管，人工进行对孔、推顶，如人工无法推顶钢管进孔时，采用装载机顶管，当第一节钢管还剩1.5m左右，将第二节钢管采用内套管方式与第一节钢管焊接连接，焊接时必须确保二根管同轴心，连接结束后用门式架搭设临时支撑点再用装载机顶管，当第二节钢管顶进还剩1.5m，再用上述方法将第三节钢管与之相连接并顶管，以此类推，完成管棚管的接长和安装，安装结束后进行临时封口，每钻完一孔便安装一根管棚且相邻管棚钢管接头至少错开1m。

3.6 注浆

3.6.1 注浆目的

通过注浆，在斜坡道开挖轮廓线外形成注浆加固圈，达到堵水和加固围岩的目的，同时通过注浆提高围岩自稳时间和强度，根据注浆效果指导下步开挖及支护措施。

3.6.2 注浆材料

采用PO32.5水泥，水泥浆水灰比控制在（0.5∶1）～（1∶1）之间，水玻璃的浓度为35～45Be，模数为M= 2.4～3.0。

3.6.3 注浆顺序

注浆顺序按由外到内，由下到上进行，即先注下部孔，后注上部孔，注浆过程中，进行隔孔注浆，每次隔一序孔，然后逐步趋近，后序孔作为前期孔的检查孔。

3.6.4 制浆

在搅拌机开动的情况下，加入定量清水，然后按配合比加入原材料，连续搅拌3min后通过钢丝网过滤进入蓄浆桶中，在蓄浆桶内进行二次搅拌后，供注浆使用，浆液必须在10min内注入孔内，不能存浆过多，影响注浆效果。 3.6.5 压水试验

在正式注浆前用3MPa的压力压水检查，其目的是：检查管路是否连接正常，是否耐压，有无漏水现象，测定注浆压力损失情况，确定注浆终压，将岩层裂隙内的充填物挤压至注浆范围以外，增加注浆效果。

3.6.6 注浆

首先根据压水试验及围岩的裂隙发育情况估算单孔注浆数量，然后用1台2TGZ-60/210X注浆泵进行注浆，注浆压力控制在0.5～2.0MPa。注浆时，先用水灰比0.5的浆液试注，当注浆正常后采用1∶1水灰比浆液注浆，如遇地下水发育、围岩破碎可添加水泥浆液体积5%的水玻璃。注浆时要随时观察泵压及注浆数量，以分析注浆是否正常，如单孔注浆量过大，仍达不到终压的要求，可暂停该孔注浆，过4～6h用钻机清孔后再继续注浆，注浆时要严防堵管，影响注浆质量。

3.6.7 注浆结束标准

单孔注浆压力逐步升高并稳定在设计终压(2.0MPa)，进浆量下降至5L/min,继续注浆10min即可停止注浆。

3.6.8 清洗

达到结束标准后，停止注浆，随即卸下注浆设备、设施，并用清水清洗干净。以保证下次注浆顺利进行。

4 施工效果

KINSENDA铜矿恢复斜坡道工程，由于选择的施工方案合理，编制的技术措施严谨适用，方便操作，各工序均得到有效控制，基本上实现了正规循环作业，从而在确保安全的前提下提高了工作效率。斜坡道入口段100m从2014年3月5日施工到5月10日结束，比业主要求工期提前了11d完成，同时工程质量达到了设计要求，获得业主好评。

U455.49

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1004-5716(2015)09-0165-03

2015-04-21

2015-04-27

方德求（1962-），男（汉族），安徽铜陵人，工程师，现从事井巷工程施工技术及管理工作。