礦坑邊坡支護中預應力錨固技術的實踐范文

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【摘要】針對某礦坑邊坡實際情況，對其邊坡支護工程中所用的預應力錨固技術進行深入分析，并通過實踐得出本工程所用預應力錨固技術合理可行，值得參考借鑒的結論。

【關鍵詞】礦坑邊坡；預應力錨固

礦坑邊坡一旦失穩，將對邊坡周圍既有建筑安全造成影響和威脅，因此必須盡快采用有效措施予以支護，而預應力錨固則是一種合理有效、簡單可靠且經濟合理的支護技術。

1工程概況

某尾礦礦坑經邊坡整體性與穩定性分析和計算后，確定支護方案，實現有效支護邊坡的根本目標。礦坑整體為凹形，因長時間開采，產生400m長，15~32m高的凹坑，其坡角在70~85°范圍內，現在已經停產。此礦坑邊坡南與居民樓鄰近，相距只有11.5m左右。雖然礦坑周圍的山體多為單斜巖層，巖面和坡面的傾向完全相反，同時巖層傾角比邊坡角小，但因為巖石的節理裂隙較發育，使巖石形成若干塊體，其大小不一。因此，礦坑邊坡為不穩定邊坡，容易崩塌。此外，原作業面因長時間大量開采，產生懸崖峭壁，高低起伏，若遇強降雨，則會出現自然災害及其次生災害，對周圍居民正常生產生活造成嚴重影響。基于此，必須重視并做好此礦坑邊坡支護。礦坑AB段與BC段邊坡的傾向分別為11°、84°；坡頂標高分別為84.12～92.36m、72.52～77.57m；坡底標高分別為59.42～60.15m、57.16～62.13m。礦坑高度、長度、坡腳分別為18～32m、120m和70～80°。

2礦坑邊坡預應力錨固技術

對于預應力錨固，它是最為常用的邊坡支護方法，錨固材料通常為高強低松弛鋼絞線，以M30純水泥漿為灌漿體。錨固的工作原理為：按照一定長度和間距，使用鉆探機具將錨索穿過滑動面，進入處在穩定狀態的坡體，同時進行高壓注漿，以此和巖土體充分接觸、粘結，制得錨固體，提高坡體實際錨固力，保證坡體的穩定性與整體性，實現預期的支護目標。錨索主要由三部分構成，分別為外錨段、自由段與錨固段，在錨固段開始受力以后，先通過砂漿和錨索之間的粘結力向砂漿不斷傳遞，再通過砂漿向巖土體中傳遞。在傳遞時，伴隨荷載不斷增加，巖土體和錨固體之間的粘結力將發展至桿體的下端，到產生最大粘結力為止，也就是極限磨阻[1]。這一支護方法為主動支護，錨索作為全新的受拉桿件，具有從被動受力轉變成主動受力的優勢，給待支護體施加一定預應力，促使待支護體能產生預變形，以此減小滑移面上因待支護體滑移造成的裂縫，到裂縫完全彌合為止，提高滑移面巖土體整體強度，增強抗滑移性能。此外，還能防止待支護體受降水、風等造成的侵蝕和滲透，進而從根本上延緩巖土體風化，避免產生嚴重腐蝕。從工程施工角度分析，該技術措施的工藝方法較為簡單，工期短，操作簡便且快捷，而且對待支護體沒有太高的要求，受坡形及其平整度的限制小，基本不受場地等條件的影響、制約，能節省造價，是一種值得大范圍推廣借鑒的邊坡支護技術[2]。

3礦坑邊坡預應力錨固技術參數與要點

3.1噴錨施工

3.1.1鉆孔錨索鉆孔的孔徑按130mm控制，而防護錨桿鉆孔的孔徑則90mm控制，嚴格按照設計圖紙提出的鉆孔位置、鉆孔直徑、鉆孔深度和鉆孔角度進行施工。水平、垂直方向上的錨索鉆孔孔距偏差分別不能超過50mm和100mm。

3.1.2錨索本工程設計采用3×7準5錨索，其設計值按1260MPa控制。在下錨索的過程中，按照2m的間隔布置支架，在自由段應使用塑料薄膜予以嚴密包裹，避免其受損、破壞。

3.1.3注漿注漿用漿液主要使用M30水泥漿，施工中要將注漿壓力控制在0.26MPa以上，并根據實際要求向漿液中添加適量膨脹劑。在注漿過程中，將注漿管嵌到支架中，和錨索一同入孔，管口和孔底之間應保持0.1m的距離；注漿的同時對注漿管進行提升，到孔口處有漿液冒出為止，在需要的情況下，應予以補漿[3]。

3.1.4防護錨桿工程以準25螺紋鋼為防護錨桿，其設計值按300MPa控制，防護錨桿的孔徑與長度分別為準90mm、2.5m。

3.1.5噴射混凝土邊坡表面應噴射C20混凝土，噴射混凝土前先布置鋼筋網，其厚度取100mm，并對邊坡的表面進行全面清理，確認達到潔凈后才能施工。

3.1.6槽鋼本工程采用長度為1.0m的2[20a槽鋼，對槽鋼進行固定的過程中，錨索和錨墊都應處在完全垂直的實際狀態[4]。

3.1.7預應力張拉待砂漿的實際強度提高到15MPa，同時噴射的混凝土實際強度不小于10MPa后，對錨索進行張拉，先張拉到105%荷載設計值，持荷5~10min以后，取設計值的65%，將其作為鎖定荷載對錨索予以鎖定。

3.2防腐

3.2.1自由段防腐對于自由段的防腐，主要采用在桿體的表面均勻涂抹防腐漆或者是潤滑油的方法，在涂抹均勻以后，用塑料布進行嚴密包裹；對以上步驟進行重復，重復三次后即可形成可靠的三層防腐；在重復完以后，用水泥漿進行封閉，并對保護層的厚度進行檢查，要求達到2.5cm以上。

3.2.2錨頭防腐先對錨頭和槽鋼進行除銹，在均勻涂抹防腐漆，涂抹均勻以后，用塑料布進行嚴密包裹，重復以上步驟兩次，再用C30混凝土與鋼筋網罩進行封閉，然后對混凝土和保護層的厚度進行檢查，要求分別達到10cm、5cm以上。

3.3排水

（1）在坡頂布置（500×500）mm的排水溝。（2）在邊坡表面布置泄水孔，材料為PVC管，其垂直、水平方向上的間距均按2000nn控制，并留設5%的坡度。泄水孔的后部設置反濾層[5]。

3.4邊坡安全防護與試驗檢測

3.4.1安全防護（1）在邊坡支護施工過程中，必須重視并做好雨季施工過程中的安全防護。（2）通過上述分析可知，邊坡底部和既有建筑之間的距離很近，在邊坡支護施工過程中，應保證所用支護方法的合理性與可行性，避免在施工過程中產生安全事故，造成傷亡和損失。此外，在必要時還應采取有效措施防止擾民，使附近居民日常生產生活不會因為邊坡支護施工而受到影響。

3.4.2試驗檢測（1）邊坡支護開工前必須開展標準拉拔試驗，以試驗數據結果為依據對設計確定的錨索長度進行核查，確認是否滿足實際要求。若不滿足要求，則要進行相應的調整，或重新確定。（2）嚴格按照相關技術規范對預應力錨索進行基本試驗與驗收試驗，待試驗完成，且確認合格后，才能在施工中使用該批預應力錨索。（3）在邊坡支護施工中與支護完成后，按照技術規范實施動態監測，以此掌握邊坡實際情況，并以監測結果為依據，對工藝參數等進行調整[6]。（4）除以上試驗檢測內容外，還應注意，支護體的有效期一般為50年，在支護體正常使用過程中，必須做好維護工作，防止錨面層脫落影響支護效果。

4結束語

本工程通過對預應力錨固技術的合理應用，礦坑邊坡穩定性與整體性得到有效改善，經檢驗，各項技術指標均滿足設計要求，說明以上支護技術方法合理可行，切實有效，值得其它類似工程項目參考借鑒，保證礦坑邊坡支護效果。

參考文獻

[1]鐘新谷，舒小娟，姚鋒.預應力錨固結構錨具與墊板切向剛度識別研究[J].應用力學學報，2017，34（02）：384~389+412.

[2]謝振華，楊棟，范冰冰.分層多次高壓注漿預應力錨固試驗與數值模擬[J].金屬礦山，2014（11）：16~21.

[3]張正波，何思明，田金昌.西藏公路滑坡防治中錨固結構的耐久性及修復技術[J].地質通報，2013，32（12）：2038~2043.

[4]鄭西貴，張磊，張農.深井矩形巷道圍巖預應力錨固作用及演化分析[J].中國礦業大學學報，2013，42（06）：929~934.

[5]萬世文，李峰，王曉林.全長預應力錨固技術在強烈動壓巷道的應用[J].煤礦開采，2011，16（01）：57~59+107.

[6]吳小陸，許斌.淺析二次張拉鋼絞線豎向預應力錨固系統[J].中國新技術新產品，2010（16）：90~91.

作者：趙西在 單位：中煤平朔工業集團有限公司露天工程服務分公司油脂化工廠