壁后注浆法在大坡度斜井表土层段中的应用

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1、壁后注浆法在大坡度斜井表土层段中的应用【】主斜井地表为综机车间厂房、压风机房及冷却设备，采用常规的方法，拆除砌碹后，粘土遇水膨胀、粘接力变小变形，失去原有强度，扰动黄土层，破坏原有平衡受力状态，造成顶板冒落，地表不均匀沉陷变形，严重影响地表建筑物的安全。为了防止井壁受压破裂：减小地表沉降变形量，采用壁后注浆法对流水处水源进行堵截、巷道顶底板进行注浆，在巷道四周形成帷幕层，最后架设金属可缩性支架加底拱梁的方法，提高巷道承载力，降低沉降量，达到预防井壁破裂变形、减小地表建筑不均匀沉降的目的。　　【关键词】并壁变形　注浆　控制沉陷　　1　概况　　1.1工程概况　　平煤股份九矿主斜井为未改扩建提

2、升运输系统，巷道为三心拱形断面，支护形式为料石砌碹，巷道平均坡度为29°30′00″。井口标高101.256m，因围岩压力大、年久失修，井筒顶帮内挤、碹体开裂、变形严重。上段为第四系黄土层，该土层为软粘土，力学强度低，遇水后迅速变软、失稳流变特性。井口以下20米至68米(标高90.955m～66.036m)处，巷道底板鼓起、帮腮内挤变形严重，高、宽度已不能满足安全生产的要求，且巷壁有涌水，平均涌水量11m3／h，采用壁后注浆法控制顶底板及地面沉陷。　　1.2主斜井上段地质概况　　地表粘土层属于第四系黄土层，该土层为软粘土，力学强度低，遇水后迅速变软、失稳流变特性。井壁涌水，主要补给水源为

3、天气降雨，其次含水层涌水，最大涌水量12—13m3／h左右。　　2　注浆施工及注浆工艺　　2.1注浆材料　　水泥浆+水玻璃浆液+确必治防水剂=注浆材料，具有结石体抗压强度较高，抗化学侵蚀能力强，截水效果好、凝胶时间可控的优点，是注浆加固地层和控制顶底板较为理想的浆液。水泥：选用标号P.0425硅酸盐水泥；水玻璃：摸数为2.8—3.2、浓度为38—42Be’中性水玻璃。根据本地质结构特性，水泥浆液的水灰比为1：1～0.6：1(重量比)。防水剂加量是水泥重量的3％～5％。水泥浆液和水玻璃液体体积比1：0.4一0.8，浆液浓度由稀到浓。开始时浆液用15—20Be，根据进浆情况调整到20—35B

4、e或原液封孔。　　2.2注浆的作用机理　　双液高压注浆通过对饱和性质的淤泥质上、中细砂的补强加固效应可视为由渗透、劈裂扩散、填充和挤密四部分组成，浆液在压力作用下向钻孔周围上体中发生渗透、壁裂扩散。浆液包裹泥土团，而土体间的孔隙、裂隙被水泥浆液填充、水泥中的硅酸二钙发生水解和水化反应，产生氢氧化钙。氢氧化钙与水玻璃发生反应，生成分散状的硅酸钙凝胶体。凝固后形成强度较高，稳定性较好的水泥结合体，从而使土层挤密。固岩强度增高，达到高压注浆形成帷幕止水带和固结粘土的设计要求。　　2.3注浆孔布置　　根据含水层注浆的扩散半径，以最佳加固距离，形成挤压充填的环形帷幕。在巷道周边布孔，浅孔与深孔相结

5、合，先浅孔后深孔，每排布置5—7个孔(顶板、两帮及底板)，排距1.5m，孔深0.8～2.0m，使巷道断面外形成一道隔水帷幕层，将水全部堵在井壁帷幕外，达到治水目的，增加巷道抗压强度。　　2.4注浆方式　　根据注浆经验，结合该工程实际条件，采用上行二次、孔口止浆直接压入的注浆方式注浆，按设计段开始先标好眼位，上行钻孔，风钻杆1.5—2.4m打孔。一次：打孔—固管—试压—浅注，直至达到停注要求。二次：打孔一固管—试压—深注，直至达到停注要求。该方式优点为能保证浆液进入设计层位，且可有效避免井壁及地面建筑物的变形，达到注浆设计要求。　　2.5注浆设备的选择　　1)选用2TGZ—90／140型双

6、液调速注浆泵，TL200型搅拌机。　　2)造孔：壁后注浆选用YT—28型风钻，使用φ43mm合金钻头及φ22mm×1500—2400mm六角中空钢钻杆。　　3)用4个0.3m3铁桶，分别装稀释过的水玻璃、水泥浆和清水(2个)。　　2.6注浆施工工艺流程　　施工工艺流程为：放线定孔—钻孔—固管—试压—注浆—封孔—移孔—补孔注浆。要求：　　2.6.1钻孔：先标好眼位，用风钻配22mm钎子，直径43mm钻头打孔。埋管：打好注浆孔后，穿入注浆管，注浆管用连接套连接，并用管钳上紧。　　2.6.2球型阀及注浆管路的安装，注浆管安装好后先安球型阀，连接高压注浆管，三通混合器，四通及卸压阀。　　2.6.

7、3压力试验。按双液注浆管路要求，将管路连接好以后，开泵注清水，测【】主斜井地表为综机车间厂房、压风机房及冷却设备，采用常规的方法，拆除砌碹后，粘土遇水膨胀、粘接力变小变形，失去原有强度，扰动黄土层，破坏原有平衡受力状态，造成顶板冒落，地表不均匀沉陷变形，严重影响地表建筑物的安全。为了防止井壁受压破裂：减小地表沉降变形量，采用壁后注浆法对流水处水源进行堵截、巷道顶底板进行注浆，在巷道四周形成帷幕层，最后架设金属可缩性支架加底拱梁的方法