崔伟强 刘裴 张卫诚

摘要：罗克休具有填充安全系数高，灌浆操作简便，施工速度快，可最大限度的防止次生岩石位移，提高冒顶区围岩的稳定，并防止冒顶塌方区域进一步扩大，罗克休回填灌浆技术在煤矿采煤塌方段应用较多[1]。本文结合某水电站下斜井不良地质段冒顶塌方事故实例，介绍利用罗克休灌浆填充材料填充隧洞斜井开挖段工作面冒顶空腔，并对罗克休回填灌浆填充施工技术、安全及应用效果进行分析研究。

关键词：罗克休;填充技术;工作面冒顶;回填灌浆

一、工程概况

某电站于云南省墨江县雅邑乡境内，压力钢管道分为上平段，上斜井，中平段，下斜井，下平段。压力钢管道总长为681.61m，由两段斜井和三段平洞组成，斜井与水平夹角50°，斜井段长度为279.25m，开挖断面采用圆断面，洞径为3.3m。隧洞大部分洞段围岩以Ⅲ类～Ⅴ类为主，其中Ⅲ类约占34%，Ⅳ类约占34%，Ⅴ类约占32%。压力钢管道下斜井导井形成后，在人工钻孔爆破扩挖时，出现导井塌方后导井堵塞，经处理后查明塌方段桩号为钢管道0+355处，塌方空腔完全显露，经测量塌方空腔约为12*10*3.5米。该段岩石岩性为互层状砂岩、泥岩，岩层产状N40°W，倾角52度左右，接近斜井轴线角度，塌方段可见区域斜井底板有部分渗水。

二、塌方空腔处理特点

该电站塌方段如不能及时有效的处理，则有继续冒顶塌方趋势。因斜井断面小（开挖直径为3.1m）、坡度及高度较大，人员、设备和材料运输比较困难且具有较大危险性。采用传统的塌方空腔打锚杆及挂网，回填混凝土等已不能满足进度、安全需要，采用矿用新材料罗克休对加固充填高冒区能很好的发挥其优势。

三、罗克休性能及参数

3.1产品性能

罗克休是一种由2种组份（树脂和催化剂）组成的灌浆注射产品，树脂和催化剂以体积4：1混合后，直接注入到需处理区域，发生快速反应生成泡沫，50～60S反应完毕，硬化时间短（约为20分钟），膨胀系数为25～30倍，具有较好的抗水性能，10%变形时抗压强度0.1～0.3兆帕，阻燃性为高难燃，能够很好地充填地下开挖及煤炭开采冒顶空间，形成对塌方区围岩的支撑控制，阻止区域围岩的运动。

3.2产品参数

（1）原产品技术参数

1）基本成分：树脂、催化剂;2）树脂、催化剂20℃时的密度（g/cm3）为1.2/1.5;3）混合比例（体积比）4/1;

（2）聚酯产品泡沫技术参数（20℃时的数据）

1）膨胀系数25-30;2）反应时间/min0.8-1;3）抗压强度/MPa大于25;

4）粘接强度/MPa大于1.5。

3.3罗克休灌浆施工设备及材料

使用多功能气动注浆泵，采用双液注浆系统，其中：

（1）注浆泵，型号为：MVF3/7G;

（2）注浆泵一台，型号为：3ZBQ-5/18;

（3）注浆管：4分钢管;

（4）封口器：长约350mm;

（5）注浆铁管;

（6）注射枪;

（7）高压胶管DN13;

（8）罗克休树脂;

（9）罗克休催化剂。

3.4材料用量计算

Q=V*（1+i）d/（n*25）;

Q=材料用量，桶;

V=空洞体积，m3;

i=施工误差系数，取10%;

d=罗克休泡沫密度，t/m3.一般取1.26;

n=发泡倍数，25-30倍;

四、灌浆施工方案

4.1塌方区的掘进

（1）塌方区掘进要遵循围岩和“时间效应”与“空间效应”，由于斜井段与平硐成50°坡度较大，且塌方时斜井反井钻机施工后形成导井洞断面小，经项目部讨论研究，在下斜井反弧段采用大管棚超前施工，并进行固结灌浆后人工扩挖至塌方段后导井疏通。

（2）管棚钢管规格为热轧无缝钢管Ф50*5mm，節长6m，两管之间的环向间距布置为25cm;管棚钢管管身打孔，梅花形布置注浆孔形成花管，以便加压向塌方地层中注浆，加以固结。钢管两头加工套丝，以便进行根管连接，将管棚钢管头加工成楔形钻头，管棚钢管尾部与钻机相连接作为钻杆钻进。

（3）测量放样后用坐标法测设管棚的起始中心桩号落点，布设控制点，在开挖面上设置受力钢拱架，并在其上正确标明管棚位置，按照布置好的孔位及钻孔的方向和倾斜度开始钻孔[2]。孔口位置与设计位置的允许偏差为±5cm，孔底位置偏差小于孔深度的10‰。钻孔会向软岩层方向偏斜[6]，开孔时要低压、慢转，以便控制方向，然后提高钻速，保持正常压力，如遇到塌方孤石时，则需要高压、低速进行，要根据地质不断变化，相应的调整钻进参数。

（4）管棚钻进塌方区位置后进行故结灌浆，纯水泥浆灌浆，浆液浓度为1：0.5～1：1，灌浆压力控制在1kg～3kg，根据吃浆量情况调整压力，塌方部位由渗水，可在水泥浆中加入一定量的速凝剂，灌浆顺序为先两边在中间。固结灌浆完成后最少待凝约1天。

（5）掘进时应自下而上进行人工钻爆，首先进行速喷砼5cm封闭，再进行钻爆，单循环进尺0.5米，支护方式为I16工字钢，间距30公分，Ф25钢筋连接，间距50cm，工字钢底脚位置布设锁脚锚杆。周边铺设直径6.5毫米钢筋网，网格间距20厘米，喷混凝土厚度15cm，以确保另围岩稳定施工至塌方区。

4.2施工准备

罗克休回填灌浆前先从上斜井反弧段利用钢爬梯至塌方工作面上方，保证人员安全，清理塌方区周边缘松动岩石，然后在冒顶区洞口范围进行简易支护，形成一个基本的封闭空间。

4.3罗克休灌浆填充

在塌方冒顶区顶部布置填充注射孔，深度根据布置孔位置至塌方冒顶区顶部，经测量约为11m。连接压风管至专用泵，高压胶管连接注射枪和注射泵，将两根吸液管分别插入装有树脂和催化剂的桶内，开泵向冒顶区域注射两种组份溶剂，施工顺序由低处向高处，直至溶剂住不进去为止，注浆结束后使用清洗剂清洗灌浆泵，拆卸注射枪。

五、效果分析

罗克休泡沫材料含有树脂和催化剂，将其注入塌方区域岩层后生成具有高膨胀率的聚酯类产物，能在围岩松动裂隙中快速膨胀，将其粘接为一起，使得围岩与罗克休泡沫共同受力，提高其整体稳定性;

冒项区多为破碎性岩体，项板断裂，仅凭人工监护顶板危险系数大，人员安全缺乏保障用注射罗体克泡沫代替人监护不仅能将破碎的顶板和岩体快速粘结，而且无需施工人员在冒顶现场实时监护，因而在一定程度避免了人员伤亡，将罗克休泡淋注入裂隙岩体中，大大改善了围岩的破碎状态，冒顶事故得到了有效控制;

按照常规的做法，通常采用架棚、穿梁、打木垛法或采用锚杆支护法来加固冒顶区，这些加固措施的作业环境差，工作任务繁重，而通过罗克休材料加固围岩，不仅工序简单，而且工作量小，劳动强度低;

通过罗克休注入空腔围岩中只需几秒钟即可迅速发生反应，并快速硬化，作业时间短，不会对后续工序产生大的影响，适用于隐患部位的“急救”处理。

六、结论

罗克休回填灌浆安全系数高，操作简单，施工速度快，可最大限度的防止次生岩石位移，抑制了软岩软化变形的有害发展，避免了进一步塌方，有效缩短工程工期，节省大量人力物力，提高了斜井施工效率和安全性，取得了较好的安全经济效益。

参考文献：

[1]张胜.张永鹏.罗克休泡沫在煤礦堵漏过程中的应用[J].煤炭技术，2007（11）：75-76.

[2]顾新安.华安水电站扩建工程引水隧洞塌方处理技术[J].水电与新能源，2015（4）：9-11.

[3]白宗喜.卢运良.小型水电站采用罗克休治理隧洞塌方的经验探索[J].中国水能及电气化，2016（10）：34-36.

[4]何满朝.李国峰.兴安矿深部软岩巷道大面积高冒落支护设计研究[J].岩石力学与工程学报，2007（05）：56-58.

作者简介：崔伟强（1984-），男，西安市人，工程师，主要从事水利水电建设监理、安全监测、水土混凝土缺陷修补施工与工程建设管理工作。