1

工程概況

某鋁土礦水泵硐室為水平硐室，埋深

100m

左右，其採掘工程平面佈置及冒落位置如圖

1

所示。

圖1 水泵硐室採掘工程佈置及冒落位置

該硐室為錨網噴支護，斷面為拱形，設計淨尺寸為

4500

×

5000mm

，牆高

3500mm

，其斷面如圖

2

所示。

圖2 水泵硐室斷面圖

水泵硐室在礦山壓力作用下，應力相互影響，噴漿層開始脫落，隨後頂板開始冒落，冒落形態為拱頂岩土體垂直下沉，腔體呈橢圓形，原施工的鋼拱架在拱腰處折斷，邊牆鋼架受冒落影響變形。冒落鬆散物沿水泵硐室走向前後堆積約16m，冒落體多為塊石、碎石、及粗角礫土，巖性以粘土巖為主，含少量鋁土礦、泥岩夾層。附近變配電硐室邊幫出現開裂，1#聯絡道、2#聯絡道、內水倉、外水倉、管子斜坡道斷面上亦可見脫落的噴漿層，見圖3。

圖3 水泵硐室冒落照片

2 施工方案

根據冒落區附近的鑽孔柱狀圖，可知水泵硐室以粘土巖為主，冒落體多為碎石、細渣，冒落段巷道圍巖破碎，基本喪失承載能力。加之水泵硐室吸水井深

5m

，吸水井巷道幫高度達

10m

，且基本為粘土巖，較難施加錨杆支護，因此修復該硐室主要有以下難點：

（

1

）普通材料注漿（充填）加固效果差。水泵硐室、吸水井及礦脈上方多數為粘土巖或砂質粘土巖，冒落體多為碎石、細渣，漿液擴散半徑受限，且粘土巖遇水易泥化，喪失承載能力。

（

2

）注漿鑽孔施工困難。水泵硐室周邊圍巖主要是粘土巖，鑽孔時易卡鑽。

（

3

）吸水井側幫控制困難。吸水井側幫高度達

10m

，且幫部基本為

粘土

巖，留設的

5m

礦柱已經破壞，幫部明顯鼓出，易片幫。

基於上述分析，並經過充分調研和對比，決定採用

RFC-1

型無機加固材料修復水泵硐室。

RFC-1

型加固材料是一種新型無機加固材料，該材料使用時按照水灰質量比

1：

（

0。8

）

~

（

1。6

）配製成漿液，然後利用注漿泵，透過注漿鑽孔高壓注入到破碎煤巖體的裂隙內。在高壓作用下，漿液在破碎煤巖體裂隙內滲透、硬化，

隨即產生

一系列物理化學反應，產生一種對破碎煤巖體具有很強黏結性、充滿整個裂隙的固結體空間網路骨架，從而起到對破碎煤巖體的加固與充填密實作用。該產品既克服了有機高分子加固材料安全性差、成本高的缺點；也克服了水泥基無機加固材料早期強度低、粘結力差的缺點。

3

施工工藝

根據確定的施工方案，首先將冒落區採用

RFC-1

型無機加固材料充填加固，然後採用管棚撞楔法＋工字鋼架棚透過冒落區，其具體工藝為：

3。1

冒頂範圍外巷道加強支護。

為避免發生次生災害，對水泵硐室冒落區以外

10m

內巷道採用

16#

工字鋼套棚加強支護，鋼棚間距為

1。0m

，與原有支護錯開佈置，棚與棚間採用直徑不小於

16mm

鋼筋或錨杆焊接固定。

3。2

冒頂空間充填與加固。

採用

RFC-1

型無機加固材料，將冒頂上方的空洞充填，一方面漿液流入冒落矸石內，充填並膠結部分矸石，防止掘巷時漏矸；另一方面將冒落矸石上方的空洞充填滿，與周圍礦體形成整體，避免更上位岩層再次發生冒頂。

首先從水泵硐室和變配電硐室處鑽孔，並安裝

2~3

根φ

60mm

的

PVC

管，

PVC

管末端送至冒頂最高處。然後在注漿管附近安裝排氣管。初始以水灰比

1。1：1

的漿液充填，待排氣管返漿後，調整空巷材料水灰比至

1。3：1

，直到注漿壓力穩定達到設計的

2MPa

，此時冒落空洞充填滿。

3。3

冒頂段巷道支護。

無機加固材料具有早強的特性，注漿完成

24h

後，從止漿牆位置開始採用

16#

工字鋼棚在撞楔的掩護下進行支護。撞楔施工方法：在半圓拱頂和吸水井側幫，用φ

42mm

的鑽頭施工

2。5m

深的鑽孔，頂板鑽孔仰角

5

~

8

°，幫部鑽孔水平向巷外側偏

5

~

8

°。鑽孔後，將φ

32mm*2500mm

圓鋼管楔進去。頂板撞楔間距為

200

~

300mm

，側幫為

300

~

400mm

，臨時支護已固結的頂板。在管棚的掩護作用下，採用排距為

500mm

的工字鋼棚密集支護。每

3

排工字鋼棚迴圈後再打設一排撞楔，直至完全透過巷道冒頂段。

3。4

冒頂段巷道加固

架棚支護透過冒頂段後，採用

C25

混凝土噴漿，噴層厚度設計為

250mm

。噴漿分

3

次完成，初噴厚度

50mm

，復噴厚度

100mm

。

噴漿完成後，再次採用無機加固材料進行壁後注漿，使工字鋼棚及噴漿層的受力由點狀變為面狀，避免出現應力集中。注漿孔佈置具體引數為：注漿孔間排距為

1600mm

×

2000mm

，鑽孔直徑

32mm

、深度

1500mm

，注漿管長度為

100mm

、直徑

19mm

，間隔鑽孔、間隔注漿，見圖

3

。

圖3 壁後充填注漿孔佈置

注漿壓力一般不超過

1。2MPa

，從底角眼孔開始注漿，儘可能低壓注漿，依次向上把

16#

工字鋼支架後空區充填滿。

4

修復效果

採用上述方案，

22d

完成水泵硐室的修復，見圖4。修復完成後，在水泵硐室

5m

處設定表面位移觀測點，觀測硐室頂板下沉量及兩幫移近量，觀測結果見圖

5

。從圖

5

可以看出，在

110

天的觀測週期內，水泵硐室頂板變形量最大值是

20mm

，最小值

0mm

；兩幫變形量最大值是

30mm

，最小值

0mm

。

硐

室

整體相對較穩定，修復效果良好。

圖4 水泵硐室修復後照片

圖4 水泵硐室變形量曲線圖

5

結論

（1）

採用

RFC-1

型無機加固材料對水泵硐室冒頂區空洞進行充填，可以實現人工造頂，有效控制破碎頂板冒落，為再次掘進透過冒頂區提供安全保障。

（2）

採用管棚撞楔法＋工字鋼架棚支護，可安全透過注漿造頂後的冒頂區，並對已支護巷道再次進行壁後注漿加固，巷道修復效果良好，為處理類似條件下的鋁土礦硐室修復提供了實踐依據。