平巷施工第一課時

平巷施工第一課時(四)不穩(wěn)定巖層中平巷的施工1概述概念:不穩(wěn)定巖層是巖體在形成過程中，由于地質運動和巖體的風化、充填等而在巖體內形成的斷層破碎帶、流沙層或軟弱易風化、水解的巖層，統(tǒng)稱為不穩(wěn)定巖層。1概述特征:巖體松軟或破碎，承受載荷能力低。當巷道開挖時,不穩(wěn)定巖層會向巷道中產(chǎn)生擠壓變形或冒頂、片幫，甚至成流體狀，將巷道堵塞。1概述不穩(wěn)定巖層對施工的危害:巷道穿過不穩(wěn)定巖層時為加強圍巖地壓管理，防止地壓危害必須采取特殊的施工方法這必然造成施工成本的增加，進度變慢。對于已施工的巷道，由于地壓、水壓等，對砌體產(chǎn)生較大應力，不穩(wěn)定區(qū)的砌體邊墻向巷道中擠入,邊墻、拱頂出現(xiàn)裂紋甚至垮塌，巷道底板出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，造成鐵道拉斷或變形，機車跳道、巷道積水等，給安全生產(chǎn)帶來隱患。1概述不穩(wěn)定巖層的分類:(1)中等穩(wěn)固巖層:圍巖單體強度高,因其節(jié)理裂隙發(fā)育,整體強度低，開挖后可以穩(wěn)定一段時間，隨后出現(xiàn)片幫、冒頂?shù)炔环€(wěn)定現(xiàn)象。(2)破碎巖層:圍巖單體強度高，整體破碎，開挖后圍巖始終處于不穩(wěn)定狀態(tài)。(3)流沙、礫石巖層:巖層為流沙、礫石松散體堆積或膠結而成。(4)砂質粘上、淤泥等軟弱巖層。(5)風化巖層:圍巖暴露后易水蝕、風化而出現(xiàn)不穩(wěn)定的巖層。2施工方法不同類型的不穩(wěn)定巖層，其危害方式各不一樣。因此，應采取不同的施工方法。對于(1)類圍巖，可以采用噴錨支護方式。由于錨桿的懸吊連接作用使得巷道上方產(chǎn)生一個承載拱，可以有效控制拱頂圍巖，噴射混凝土則可以封閉和支撐圍巖，使圍巖整體載荷能力提高.2施工方法對于(4),(5)類圍巖，由于見水后圍巖容易膨脹、風化，噴射混凝土無法控制圍巖，往往造成大面積脫層，因此，應根據(jù)不穩(wěn)定巖層的規(guī)模決定采用混凝土或鋼筋混凝土支護。由于軟弱巖層容易在砌體場部產(chǎn)生剪切應力，而使其遭到剪切破壞。經(jīng)?？梢钥吹狡鲶w墻上首先產(chǎn)生裂紋，續(xù)而發(fā)展到拱頂。如發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，應及時向砌體外圍打注漿孔，對圍巖進行固結注漿同時對開裂段進行噴錨網(wǎng)二次支護，確保巷道的安全暢通。2施工方法施工中遇到(1),(4),(5)類巖石，采取短掘短支的方式，是容易通過的，對施工危害最大的是斷層破碎帶及流沙、礫石層這類巖層不僅破碎，而且經(jīng)常伴有大量裂隙水滲人，圍巖稍有暴露即大量冒落給施工安全及工程進度造成很大影響，對于這類圍巖的處理，通常有以下幾種方法:2.1超前導洞邊刷邊支法先在掌子面拱頂掘進一小洞，及時用木棚護頂;然后向兩邊一步步刷大，并及時用木棚支護;最后用混凝土一次襯砌成型。由于該方法木材消耗量大，工序繁多，進度慢，目前使用較少。2.2撞楔法用密集木板或圓木，將一頭削尖，一根根沿巷道邊向外擴張一個5-10°角度排嚴打人，以免露頂，打入撞楔時，全部撞楔應均勻打人，一次推進100-200mm為宜。撞楔全部打人后，開始掘進工作。當工作面推進到撞楔自身長度的1/3時，架設支架，作業(yè)面掘進到撞楔2/3時，再架設支架，同時，打入新的一排撞楔，按同樣方法向前推進，直到穿過危險區(qū).2.2撞楔法如果巷道是在流沙層中掘進時，必須根據(jù)具體情況向工作面打入1-2排密集木樁，木樁長度米.以有效隔阻流沙涌人巷道，便于立支架。如巷道側破碎，兩幫也應打入撞楔。如斷層中無涌水，可將木撞楔換成錨桿或鐵道。支架用10#槽鋼做成，錨桿或鐵道架在拱架上向前打入，將拱部l/3浮碴處理后噴混凝土控制住頂板，然后處理下部工作面碴石，并對兩側噴混凝土，待混凝土達到一定強度后，重復以上工序，直到處理過塌方區(qū)。2.2撞楔法2.3掩護筒法掩護筒法是由撞楔法演變而來的一種施工方法。掩護筒也是一種超前支架。其與撞楔的不同點:掩護筒是用金屬制成的一個圓形整體筒.里面裝有液壓千斤頂，千斤頂壓在已支好的砌體上，借助于千斤頂?shù)牧α?。將其切入巖層中在它的保護下開掘巖石和砌筑永久支架。隨著永久支架的向前砌筑，掩護筒不斷向前推進。掩護筒掘進速度快而且作業(yè)安全可靠。所以應用較廣泛.2.4超前錨桿支護巖體特別破碎或塌方區(qū)有較多大塊礫石時,撞楔法施工較困難，此時應考慮鋼拱架加超前錨桿支護。超前錨桿分為兩種:一種是向上呈現(xiàn)65-70°角，主要起懸吊作用控制頂板，因其速度慢，適應性差而應用較少，一般用于大斷面施工;另一種是向上呈10-15°角，主要起支撐作用，因其操作簡單，成本低，在不良地質條件下靈活性高，在小斷面施工中廣泛應用。2.4超前錨桿支護錨桿參數(shù)根據(jù)巖體破碎程度來確定.對于無流動性破碎巖體，由于本身具有一定粘結力，錨桿的作用是將圍巖臨時支撐，利用圍巖自身相互錯動、擠壓達到平衡狀態(tài)，宜選用直徑19-22mm、長度的錨桿，間距300mm;對于流動性破碎巖體，其載荷較大，宜采用直徑28-38mm、長度3-4.5m,間距300mm的錨桿。對于流沙斷層，兩幫也應打超前錨桿，防止側墻突入.2.5注漿法施工巷道穿過裂隙含水層、破碎帶或冒落區(qū)時，可對工作面進行注漿來堵水或加固根據(jù)水文地質條件和注漿目的，巷道注漿一般分為三種類型:堵水注漿、固結注漿.回填注漿。由于注漿法施工是為防止受壓漿液和裂隙水從工作面涌出來，保證漿液在最大注漿壓力下沿裂隙有效擴散注漿前在工作面設止?jié){墊。止?jié){墊施工工藝復雜，施工時間較長，速度慢.因此用注漿法進行圍巖加固掘進平巷，不如其它方法簡捷,但在涌水量大的流沙斷層施工時，固結注漿較為可行。3巖層判定及應用由于不穩(wěn)定巖層巖表現(xiàn)形式千差萬別，有的不穩(wěn)定巖層性相似，只是在施工以后使用中才表現(xiàn)出不穩(wěn)定性;有的巖層剛一接觸即全面垮塌甚至成流體狀。如何準確判斷不穩(wěn)定巖層，對以后確定施工方案至關重要。通常，出現(xiàn)不穩(wěn)定巖層時會有一些征兆:(1)巖石顏色突變;(2)開挖后懸空面成楔形體，其結構面光滑，有漿液侵入;(3)巖石為巖粉包裹;(4)突然涌水;(5)出現(xiàn)泥夾石;(6)松散成流體狀巖層.3巖層判定及應用不穩(wěn)定巖層廣泛存在于巖體中，施工中突遇不穩(wěn)定巖層時必須首先分析判斷，了解其成因，并根據(jù)施工隊設備狀況，綜合考慮施工、技術、工期、成本等的可行性，才能確定合理的實施方案。4施工實例以會理鋅礦六中段為例，來分析不穩(wěn)定巖層的施工工藝.4.1概況會理鋅礦位于四川省會理縣云甸鄉(xiāng)天寶山，為大型國營礦山，該礦為擴大出礦能力于1994年至1997年對六中段進行改擴建，主平巷761米，到達礦區(qū)后，根據(jù)礦體賦存情況設計兩條環(huán)形運輸平巷，即東部環(huán)形和西部環(huán)形道以及設備井、溜礦井及盤區(qū)施工，在整個施工過程中遇到流沙大斷層3處，軟弱灰綠巖2處，泥質巖10余處.是一個地質災害較多的礦山。4.2施工方法以西部環(huán)形道172-193米流沙斷層施工為例。西部環(huán)形道掘進到172米處，突然遇到流沙斷層，斷層剛被揭開,流沙、礫石即伴隨著4m3/min的涌水將掌子面覆蓋，當時，不知道上部情況，試著想將流沙石運空，后見沙石不斷涌人，從地質安全角度考慮，決定采用特殊的施工方法。4.2施工方法根據(jù)揭露的情況:斷層中含細沙30-40%;碎石20-40%;大塊礫石40%左右，平巷從底板1.2m以上為沙石松散體，1.2m以下為沙石膠結層，松散體自然安息角38-450,涌水4m3/min。如采用固結注漿法施工，雖然比較可行，但當時沒有注漿設備，采購注漿設備需要時間，且大量涌水對止?jié){墊施工帶來不利影響，勢必延誤工期。4.2施工方法經(jīng)過仔細分析研究，確定采取如下施工方案:撞楔+超前錨桿十混凝土聯(lián)合支護方式4.2施工方法4.2施工方法(1)撞楔設計:根據(jù)巖體的流變性，在施工作業(yè)面打入撞楔，其作用主要控制作業(yè)面流沙流動，提高流體自然安息角，直徑d=150-200mm，一頭削尖，便于打人。由于木撞楔質地較軟，應根據(jù)流沙中打入難易程度，通過試驗確定其長度，s=1m,撞入系數(shù)0.55，由于巷道高2.5m,應設置三排撞楔。4.2施工方法(3)施工實施:首先沿掌子面打三排水平的密集木樁.一邊打進一邊將碴出掉，直到破碎帶起點;然后立支架;沿支架向前打人超前錨桿，錨桿直徑32mm，其間打入18kg/m鐵道超前支護,間距250mm,仰角14.50、利用7655鑿巖機作沖擊器自制沖擊套，頭接鑿巖機，另一頭套住超前錨桿或鐵道往堆積體及拱頂打入(墻部錨桿長2.5米)。完成后繼續(xù)打人撞楔，運走松碴.4.2施工方法隨著松碴的運走周圍沙礫、石子在水力作用下會涌入巷道中.但由于碴中含有大塊礫石，卡在軌道或錨桿間,同時在錨桿間加焊鋼筋槽條連接，可以有效阻斷流沙涌人巷道。當流沙趨于穩(wěn)定后，再試著將巷道兩邊向前挖進一部分，從而使可支護段達到1.2米，此時，應迅速采用300mm厚C25混凝土澆灌起來。4.2施工方法澆灌過程中，由于水大，必須采取防水措施。主要用聚脂薄膜擋住淋頭水，墻上用100mm鋼管導水。施工第二循環(huán)及以后各循環(huán)時，重復上循環(huán)過程，直到穿過斷層破碎帶，施工時，為保證巷道斷面及支護混凝土厚度，從第一節(jié)開始，混凝土應與超前支護材料相同的角度朝向外，每個支護斜長1.20米，高差300mm.4.3施工總結本次流沙