本站原创【关键词】软岩大断面马头门；深浅孔围岩注浆；锚索组合梁
1 简介
1.1 矿井简介
潘一东矿井设计规模为3.0Mt/a，主要生产系统留有8.0Mt/a的生产能力。矿井采用立井、主要石门、并列式通风、集中出煤的开拓方式。工业场地设主井、副井、第二副井和回风井共4个立井井筒。副井车场标高为-848m。井底车场层位位于13煤底板、11煤层顶板，井底车场岩性以软岩为主，岩性主要为花斑泥岩、炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩。F32大断层沿东西方向平行穿过整个-848m井底车场，走向近东西向，倾向南，为正断层，倾角45～50°，落差20～30m，破碎带宽6米左右。1.2 工程概况
本次修护巷道副井马头门与井筒连接处东马头门5m，西马头门6m，马头门主体设计净断面最大达宽×高=7.6m×7.4m，设计荒断面最大达宽×高=9.24m×10.32m，设计为直墙半圆拱形。马头门上半部位于处于花斑泥岩中，拱基以下处于砂质泥岩中。副井马头门掘进采用锚网喷支护，锚杆规格Φ22×2500mm，间排距800×800mm，喷射混凝土厚度70mm，强度C20，永久支护采用双层钢筋混凝土支护，为一期建井单位施工。由于受岩性、F32断层以及二期掘进影响，且马头门与井筒连接处属应力集中部位，该处两帮移近及顶板下沉量大，且肩窝局部出现混凝土掉块、漏筋现象。如不及时处理，混凝土横向裂隙将继续发展，导致马头门整体破坏。2 本工程巷修方案及具体要求
2.1 修复方案选择
由于副井马头门是矿井运输、通风咽喉，修护措施必须直接有效，避开后期返修。所以本次修护选择采用深浅孔注浆结合锚索托梁综合治理措施。2.2 工程具体要求
本次施工范围为东马头门5m，西马头门6m。先行深浅孔注浆，浅孔3m，深孔5m，要求加大注浆压力，严格浆液配比，起到围岩加固作用。深浅孔注浆完毕后，采用锚索+槽钢+工字钢或锚索+U型钢组合梁对顶帮进行进一步加固，以达到治理马头门连接处的目的。3 施工顺序和策略
（1）搭设脚手架，脚手架使用1.5寸钢管配合专用管扣搭设，用7米长的钢管做立柱，分层搭建，并用70mm厚新鲜大板满铺作为施工平台。（2）先浅孔注浆：通过窥视结果，马头门围岩松动圈为2～3m，所以浅孔注浆参数定为浅孔孔深3m，间排距2m×2m，东西各布置3排，注浆采用隔排轮注，即先注1、3排，后注2排，且采用自下而上注浆，注浆终压3MPa。
（3）再深孔注浆：深孔注浆布置于浅孔之间，间排距同浅孔，孔深5m，东西各布置两排，同样采用自下而上注浆，注浆终压5～6MPa。
（4）最后锚索组合梁施工：锚索梁采用Φ22×7300mm锚索+14#槽钢（长4500mm）+11#槽钢（长4500mm）+厚10mm钢小垫片，每组锚索三根，锚索间排距制约在2m×2m，拱部横向布置，帮部竖向布置。针对东马头门肩窝开裂部位，采用U型钢+锚索组合梁支护，U型钢长5m，弧度根据马头门变形后实际断面加工，在裂缝上下均布4根锚索，锚索间距1.1m，锚索梁排距1.6m。
4 主要技术参数及要求
（1）浅孔注浆：孔深3m，孔径Φ42mm，注浆管采用6分普通焊管加工，长1.5m，花管1m，封孔300mm，浆液采用单液水泥浆，水泥型号为P.O 42.5，配比为水灰比=0.75：1，终压3MPa。并因为单液水泥浆凝固后体积会缩小，所以采用隔排轮注的方式，以确保浅孔注浆质量。（2）深孔注浆：孔深5m，孔径Φ42mm，注浆管采用6分普通焊管加工，长3m，花管2m，封孔600mm，浆液采用单液水泥浆，水泥型号为P.O 42.5，配比为水灰比=1：1，终压5～6MPa。在浅孔注浆以及封孔质量保证下，采用高压注浆以及较低浓度浆液，将水泥浆注入岩石裂隙中，提高岩石自稳性。
（3）锚索梁：锚索采用Φ22×7300mm高强锚索，预紧力达到210KN，通过高预紧力以及组合梁的作用提高围岩整体性。
5 巷道支护效果监控
5.1 支护效果监控方案
为了解支护效果，对副井马头门修护关键部位衬砌结构进行应力及变形监测，实时监测衬砌结构的受力状况，通过在永久支护内埋设混凝土应变计监测混凝土的应变大小。共布置了4个断面，在每个断面上沿环向布置钢筋计7个，混凝土应变计7个，沿走向布置钢筋计2个，沿走向布置混凝土应变计2个。修护期间及修护后三周平均2～4天测量一次马头门钢筋应力和混凝土应变，三周后平均每周测量一次，马头门周围巷道掘进时适当加密观测。
5.2 监控效果分析
马头门在采取综合修护措施后，钢筋应力及混凝土应变均明显变小，一个月后应变曲线明显趋于平缓（如下图），充分说明该措施取得的很好的效果。图1 马头门钢筋应力、混凝土应变曲线图
参考文献：
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作者简介：
李广如（1975—），男，安徽淮南人，助理工程师，2007年毕业于中国矿业大学安全工程专业，现工作于淮南矿业集团潘一矿东井。