变电所返修加固方案.docx
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变电所返修加固方案
31采区变电所返修加固方案
1修复方案简述
31采区变电所一侧（13.74m）为-420轨道大巷，另一侧（9m）为-420北翼胶带大巷。
根据九矿围岩结构特点以及围岩修复要求，结合现场考察，两帮浆皮开裂脱落，造成外层防护材料变形破坏；因此，31变电所的修复方案是：
主动支护：
深浅交错注浆+双作用双作用锚索
包括以下几点：
支护方案：
深浅交错注浆。
（1）控制注浆压力与浆液流动性
硐室围岩表面松动破坏程度大，裂隙发育明显，因此应采用浓度较大的浆液，注浆压力应小些；而深部岩体相对较为完好，应采用较高的注浆压力及浓度较小的浆液，注浆压力应大些。
（2）注浆深度
注浆之前，应采用钻孔窥视仪对硐室围岩裂隙发育情况进行观察，以确定深
孔及浅孔注浆的范围。
（3）注浆工艺
合理的注浆工艺是保证注浆效果的关键，因此应选择有经验的注浆队伍进行施工。
（4）底板深浅自钻式注浆锚杆加固。
支护：
双作用双作用锚索
（1）改善矿柱受力状态
双作用双作用锚索采用两端施加预紧力的方法，在矿柱两侧施加预紧力，使其处于三向应力状态，提高矿柱的承载能力；另外双作用锚索的护表构件能够使预紧力向硐室表面扩散。
（2）钻孔质量
要求钻孔平直，不允许出现歪斜等。
（3）钻孔注浆
锚索植入钻孔后，要进行灌浆。
（4）张拉时机待水泥浆凝结后，要进行张拉至给定的预紧力。
2硐室修复加固的技术路线
1）围岩破坏范围测试；
2）深浅交错全断面注浆；
3）双作用双作用锚索
3方案实施的关键
（1）围岩破坏范围测试
有效确定围岩的变形破坏范围，为注浆加固参数确定、锚杆支护、锚索支护参数设计确定提供依据。
测试仪器：
钻孔窥视仪
在观测的基础上，描述硐室围岩的裂隙发育情况，并根据围岩裂隙发育情况将硐室围岩变形情况进行分类。
（2）深浅交错注浆根据研究，提高硐室围岩破裂后的残余强度是影响围岩稳定的一个关键因素。
从破裂围岩而言，控制残余强度的主要因素是提高弱面的连接，实验表明：
“锚杆——注浆”联合的手段在控制围岩残余强度方面有比较有效的作用。
同时围岩注浆亦有利于锚杆、锚索支护作用的发挥。
关键：
浆液扩散的范围，即注浆参数的确定。
注浆参数的确定并不需要把硐室围岩的松动区域全部注浆，其最佳的结果是锚固区域全部注浆，锚固区外可留一个变形空间。
（5）变电所围岩的加固关键
施工（注浆、双作用锚索）是关键；
4支护方案设计
4.1加固支护形式
变电所采用深浅交错注浆+底板注浆+双作用锚索支护形式。
4.2支护材料及参数
将变电所硐室内活动浆皮清理干净，确保后续施工安全。
施工前必须搭好工作台。
前期准备完成后，再将变电所内松动的混凝土喷层去掉，施工顺序为先顶后帮。
4.2.1锚索参数
锚杆挂网完毕后后，对巷道全断面补打锚索进行加强支护，间排距
1400X1400mm,顶帮锚索规格为①21.8：
7300mm,每根锚索用4支Z2360型树脂锚固剂锚固。
全断面布置3根锚索。
锚索垫板采用16mm厚钢板加工，规格为300X300mm。
锚索支护设计断面如图4-1（b）所示。
锚索，21.8X7300mm，间排距1400X2100mm，用4支Z2360型
树脂锚固剂锚固。
-420轨道大巷31变电所-420北翼胶带巷
图4-1锚索支护设计断面图
4.2.3注浆参数
采用深浅结合的方式注浆，注浆锚杆布置如图4-2（a）所示，二者交错布置,孔间排距定为2.1X2.1m，轴向布置如图4-4（b）所示。
注浆锚杆采用无缝钢管，壁厚3mm，直径©32mm，深孔注浆锚杆长度4000mm,短孔注浆锚杆长度
1800mm，注浆锚杆加工见图4-2（b、c）。
注浆锚杆杆尾选用A3薄钢板，规格为26mmx4mm与杆体焊接在一起。
止浆塞采用快硬水泥药卷水泥玻璃止浆；每孔一卷，选用KBY—50/70注浆泵，公称流量50L/min，公称压力0.5〜7Mpa;注浆管路采用25mm高压胶管及1寸多层胶管，应保证管路连接安全快速、可靠。
深孔注浆采用C-S注浆浆液，浆液由水泥浆、水玻璃、粉煤灰和其它添加剂组成，水泥浆比重为1.5-1.7g/m3，水泥采用425#普通硅酸盐水泥，水玻璃模数在4.0-5.0之间，浓度38-40波美度。
长孔注浆压力1MPa左右，单孔注浆时间不低于30min。
浅孔注浆浆液选用单液水泥浆，采用425#普通硅酸盐水泥，水灰比为
0.6:
1~0.7:
1,单孔注浆压力2~3Mpa，单孔注浆时间不低于20min。
底板然后S25/5型号的自钻式中空注浆锚杆进行注浆加固。
该种类型锚杆极
限拉力大于210KN，杆体外径与壁厚分别为25/5mm，钻孔直径42mm,如图4-2
（d）所示。
长注浆锚杆,
32L4000
短注浆锚杆,
©32L1800
S25/5自钻式注浆锚杆，长度1.8m,
钻孔直径42mm
S25/5自钻式注浆锚杆，长度4m
钻孔直径42mm
（a）注浆锚杆布置断面图
挡环①38
（b）短注浆锚杆加工图
挡环①38
①6注浆孔
卜
1■1«
\
500
1
Y
①
200
3900
（C）长注浆锚杆加工图
白由段
连惓需时中器
（d）预应力自钻式注浆锚杆
图4-2变电所注浆锚杆布置图
4.2.4双作用双作用锚索
锚索在双作用时，必须按要求进行组装，每组4根①15.24mm的钢绞线，利
用固定环每0.8米均匀地绑扎在固定环的四周，每隔一个内外组装，4根锚索的
前端必须用①20mm的塑料管套上5米，作为锚索的预应力段，进行双向锚固。
双作用锚索的加工图见设计图4-3（a）所示，截面如图4-3（b）所示。
锚具采用
（a）双作用锚索作用示意图
钻孔
AA
（b）双作用锚索A-A截面示意图
1-夹片；2-锚板；3-锚垫板；4-螺旋筋；5-波纹管；6-预应力筋
锚热板-AXBX©C=165X120X©93;波纹管内径©C=55;锚板©EXF="05X55;锚垫板，安装孔
距120mm，安装孔径M10，张拉千斤顶型号YCW100B。
（C）锚具构造图
图4-3双作用锚索设计图
双作用锚索的长度为变电所与马头门侧（20.5m）、变电所与绕道（18.2m）之间岩柱的宽度，进行双向锚固。
三花型布孔，水平间距2.1m，竖直间距2m底板以上1m为第一层锚索钻孔，水平钻进20.5m；底板以上3m为第二层锚索钻孔,主要控制巷道肩窝部分。
双作用锚索布置如图4-4所示。
（a）双作用锚索断面布置图
G
锚索
对穿锚索
短注浆锚杆
长注浆锚杆
il0°马/
.2100
//
/
□d
n/r
□
I,2100
T21002P二
锚索，21.8x7300mm，间排距1400x2100mm，用4支Z2360型树脂锚固剂锚固。
-420轨道大巷
31变电所
-420北翼胶带巷
（b）硐室轴向双作用锚索布置图
图4-4双作用锚索、锚杆、锚索布置图
425双作用锚索的施工工艺及参数
1）施工工艺
1首先利用锚索钻机进行打孔，井下现场进行双作用锚索，利用人力下入钻孔内。
2锚索在双作用时，必须按要求进行组装，每组4根①15.24mm的钢绞线，
利用固定环每0.8米均匀地绑扎在固定环的四周，每隔一个内外组装，4根锚索的前端必须用①20mn的塑料管套上5米（可根据双作用锚索长度进行调整），做为锚索的预应力段。
3双作用锚索在放入钻孔时必须把①10mm的塑料管邦在前端，用于排出空气。
4以上工作完成后，必须人工检查排气管是否通畅，然后利用大块破布进行孔口的封闭，在孔口封闭前必须把孔口注浆管放好，用于钻孔注入砂浆
5用于排气的塑料管的一头插入装有水的塑料瓶内，在注浆时观察钻孔内返出的气泡是否已注满了砂浆。
当塑料瓶内返有灰浆时停止注浆。
6注入砂浆时压力控制在0.6-0.8MPa，不能大于1MPa防止把注浆泵胶管注坏。
7锚索钻孔注满后4小时后，除去注浆插管，用砂浆处理平孔口部分，以便进行锚索托盘固定，
根据副井的地层岩石情况，双作用锚索砂浆注满后，等待砂浆凝固3-5天后进行锚索的张拉，本次设计双作用锚索的预应力为40吨。
压力表上显示20MPa。
在双作用锚索的注浆达到凝固期后，进行双作用锚索张紧顺序。
首先安装槽钢［20在安装上锚索垫板（400X400X20）,上好锚索锁具，利用千斤顶张紧锚索，张紧力40吨，在手动油泵压力表上显示20MPa达到设计要求。
2）注浆参数的确定
（1）注浆压力
根据硐室的围岩性质、含水性、构造发育程度、静水压力、机电硐室的注浆压力采用下列公式进行计算：
Pc=P0+（5~8）
式中：
Pc――注浆终压；
P0――受注点的静水压力，Mpa;
5~8注浆压力系数，Mpa。
参数选择：
注浆系数选取平均值即0.65Mpa
所以Pc=3.87+0.65=4.52因水变电所硐室现为喷砼，强度较低，为避免压力过大造成喷体开裂、跑浆等因素，注浆压力到3~4Mpa即可。
（2）浆液的扩散半径浆液的扩散范围是依据注浆围岩的岩性确定的，因硐室围岩主要由砂质泥岩、细纱岩、硅质泥岩、煤等组成，扩散半径按1.5m考虑，这样在搭建工作台
的范围之内，便于注浆、堵漏工作的开展。
（3）浆液性质及浆液浓度
浆液性质选择依据不同的要求来选择，此次为硐室壁后加固注浆，从注浆性
质选择水泥单液浆注浆施工。
浆液浓度根据水变电所硐室的地质条件、开裂程度，本次注浆选用中等浆液
浓度的浓度配比，即水灰比0.5:
1~1:
1。
为增加水泥单液浆的渗透性及结石体强度，选用NaCI和三乙醇胺作为水泥单液浆附加剂，用量分别为水泥重量的3%和
0.3%。
（4）跑浆严重时采取的措施
跑浆严重时，采取水泥一水玻璃双液浆液进行堵漏处理。
浆液的体积比选择
在1:
0.2~1:
0.5之间即可。
（5）注浆材料的选择
注浆加固须使用P.O42.5新鲜普通硅酸盐水泥。
426单位长度工程量
单位长度所需物料及造价见表4-1，由表可知，单位工程量直接费用为2341.87丿元。
表4-1变电所加固物料一览表
序号
名称
型号
单位
每排数
每m数
单价（元）
金额（元）
1
长注浆锚杆
①32X4000mm
套
4
1.90
30.00
57.14
短注浆锚杆
①32X1800mm
个
5
2.38
13.66
32.53
水玻璃（kg）
模数在4.0-5.0之间，
浓度38-40波美度
kg
7.7
3.67
0.95
3.16
底板自钻锚杆
S25/5-1800
套
3
1.43
23.00
32.86
底板自钻锚杆
S25/5-4000
套
2
0.95
21.00
20.00
注浆水泥（kg）
425#硅酸盐水泥
kg
1481.9
2117.00
0.60
1270.20
2
组合锚索用钢绞线（轨道大巷
侧）
4①15.24L13.7m
m
54.8
78.29
5.73
448.61
组合锚索用钢
绞线（绕道侧）
4①15.24L8.89m
m
35.56
50.80
5.73
291.10
OVM锚具
OVM15-4
个
2
2.86
17.00
48.57
:
塑料注浆管
$10
m
50
71.43
1.20
85.71
塑料挡环
$80
个
26
37.14
1.00
37.14
注浆水泥
425
kg
17.3
24.71
0.60
14.83
合计
2341.87
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