矿坑边坡支护中预应力锚固技术的实践范文

【摘要】针对某矿坑边坡实际情况，对其边坡支护工程中所用的预应力锚固技术进行深入分析，并通过实践得出本工程所用预应力锚固技术合理可行，值得参考借鉴的结论。

【关键词】矿坑边坡；预应力锚固

矿坑边坡一旦失稳，将对边坡周围既有建筑安全造成影响和威胁，因此必须尽快采用有效措施予以支护，而预应力锚固则是一种合理有效、简单可靠且经济合理的支护技术。

1工程概况

某尾矿矿坑经边坡整体性与稳定性分析和计算后，确定支护方案，实现有效支护边坡的根本目标。矿坑整体为凹形，因长时间开采，产生400m长，15~32m高的凹坑，其坡角在70~85°范围内，现在已经停产。此矿坑边坡南与居民楼邻近，相距只有11.5m左右。虽然矿坑周围的山体多为单斜岩层，岩面和坡面的倾向完全相反，同时岩层倾角比边坡角小，但因为岩石的节理裂隙较发育，使岩石形成若干块体，其大小不一。因此，矿坑边坡为不稳定边坡，容易崩塌。此外，原作业面因长时间大量开采，产生悬崖峭壁，高低起伏，若遇强降雨，则会出现自然灾害及其次生灾害，对周围居民正常生产生活造成严重影响。基于此，必须重视并做好此矿坑边坡支护。矿坑AB段与BC段边坡的倾向分别为11°、84°；坡顶标高分别为84.12～92.36m、72.52～77.57m；坡底标高分别为59.42～60.15m、57.16～62.13m。矿坑高度、长度、坡脚分别为18～32m、120m和70～80°。

2矿坑边坡预应力锚固技术

对于预应力锚固，它是最为常用的边坡支护方法，锚固材料通常为高强低松弛钢绞线，以M30纯水泥浆为灌浆体。锚固的工作原理为：按照一定长度和间距，使用钻探机具将锚索穿过滑动面，进入处在稳定状态的坡体，同时进行高压注浆，以此和岩土体充分接触、粘结，制得锚固体，提高坡体实际锚固力，保证坡体的稳定性与整体性，实现预期的支护目标。锚索主要由三部分构成，分别为外锚段、自由段与锚固段，在锚固段开始受力以后，先通过砂浆和锚索之间的粘结力向砂浆不断传递，再通过砂浆向岩土体中传递。在传递时，伴随荷载不断增加，岩土体和锚固体之间的粘结力将发展至杆体的下端，到产生最大粘结力为止，也就是极限磨阻[1]。这一支护方法为主动支护，锚索作为全新的受拉杆件，具有从被动受力转变成主动受力的优势，给待支护体施加一定预应力，促使待支护体能产生预变形，以此减小滑移面上因待支护体滑移造成的裂缝，到裂缝完全弥合为止，提高滑移面岩土体整体强度，增强抗滑移性能。此外，还能防止待支护体受降水、风等造成的侵蚀和渗透，进而从根本上延缓岩土体风化，避免产生严重腐蚀。从工程施工角度分析，该技术措施的工艺方法较为简单，工期短，操作简便且快捷，而且对待支护体没有太高的要求，受坡形及其平整度的限制小，基本不受场地等条件的影响、制约，能节省造价，是一种值得大范围推广借鉴的边坡支护技术[2]。

3矿坑边坡预应力锚固技术参数与要点

3.1喷锚施工

3.1.1钻孔锚索钻孔的孔径按130mm控制，而防护锚杆钻孔的孔径则90mm控制，严格按照设计图纸提出的钻孔位置、钻孔直径、钻孔深度和钻孔角度进行施工。水平、垂直方向上的锚索钻孔孔距偏差分别不能超过50mm和100mm。

3.1.2锚索本工程设计采用3×7准5锚索，其设计值按1260MPa控制。在下锚索的过程中，按照2m的间隔布置支架，在自由段应使用塑料薄膜予以严密包裹，避免其受损、破坏。

3.1.3注浆注浆用浆液主要使用M30水泥浆，施工中要将注浆压力控制在0.26MPa以上，并根据实际要求向浆液中添加适量膨胀剂。在注浆过程中，将注浆管嵌到支架中，和锚索一同入孔，管口和孔底之间应保持0.1m的距离；注浆的同时对注浆管进行提升，到孔口处有浆液冒出为止，在需要的情况下，应予以补浆[3]。

3.1.4防护锚杆工程以准25螺纹钢为防护锚杆，其设计值按300MPa控制，防护锚杆的孔径与长度分别为准90mm、2.5m。

3.1.5喷射混凝土边坡表面应喷射C20混凝土，喷射混凝土前先布置钢筋网，其厚度取100mm，并对边坡的表面进行全面清理，确认达到洁净后才能施工。

3.1.6槽钢本工程采用长度为1.0m的2[20a槽钢，对槽钢进行固定的过程中，锚索和锚垫都应处在完全垂直的实际状态[4]。

3.1.7预应力张拉待砂浆的实际强度提高到15MPa，同时喷射的混凝土实际强度不小于10MPa后，对锚索进行张拉，先张拉到105%荷载设计值，持荷5~10min以后，取设计值的65%，将其作为锁定荷载对锚索予以锁定。

3.2防腐

3.2.1自由段防腐对于自由段的防腐，主要采用在杆体的表面均匀涂抹防腐漆或者是润滑油的方法，在涂抹均匀以后，用塑料布进行严密包裹；对以上步骤进行重复，重复三次后即可形成可靠的三层防腐；在重复完以后，用水泥浆进行封闭，并对保护层的厚度进行检查，要求达到2.5cm以上。

3.2.2锚头防腐先对锚头和槽钢进行除锈，在均匀涂抹防腐漆，涂抹均匀以后，用塑料布进行严密包裹，重复以上步骤两次，再用C30混凝土与钢筋网罩进行封闭，然后对混凝土和保护层的厚度进行检查，要求分别达到10cm、5cm以上。

3.3排水

（1）在坡顶布置（500×500）mm的排水沟。（2）在边坡表面布置泄水孔，材料为PVC管，其垂直、水平方向上的间距均按2000nn控制，并留设5%的坡度。泄水孔的后部设置反滤层[5]。

3.4边坡安全防护与试验检测

3.4.1安全防护（1）在边坡支护施工过程中，必须重视并做好雨季施工过程中的安全防护。（2）通过上述分析可知，边坡底部和既有建筑之间的距离很近，在边坡支护施工过程中，应保证所用支护方法的合理性与可行性，避免在施工过程中产生安全事故，造成伤亡和损失。此外，在必要时还应采取有效措施防止扰民，使附近居民日常生产生活不会因为边坡支护施工而受到影响。

3.4.2试验检测（1）边坡支护开工前必须开展标准拉拔试验，以试验数据结果为依据对设计确定的锚索长度进行核查，确认是否满足实际要求。若不满足要求，则要进行相应的调整，或重新确定。（2）严格按照相关技术规范对预应力锚索进行基本试验与验收试验，待试验完成，且确认合格后，才能在施工中使用该批预应力锚索。（3）在边坡支护施工中与支护完成后，按照技术规范实施动态监测，以此掌握边坡实际情况，并以监测结果为依据，对工艺参数等进行调整[6]。（4）除以上试验检测内容外，还应注意，支护体的有效期一般为50年，在支护体正常使用过程中，必须做好维护工作，防止锚面层脱落影响支护效果。

4结束语

本工程通过对预应力锚固技术的合理应用，矿坑边坡稳定性与整体性得到有效改善，经检验，各项技术指标均满足设计要求，说明以上支护技术方法合理可行，切实有效，值得其它类似工程项目参考借鉴，保证矿坑边坡支护效果。

参考文献

[1]钟新谷，舒小娟，姚锋.预应力锚固结构锚具与垫板切向刚度识别研究[J].应用力学学报，2017，34（02）：384~389+412.

[2]谢振华，杨栋，范冰冰.分层多次高压注浆预应力锚固试验与数值模拟[J].金属矿山，2014（11）：16~21.

[3]张正波，何思明，田金昌.西藏公路滑坡防治中锚固结构的耐久性及修复技术[J].地质通报，2013，32（12）：2038~2043.

[4]郑西贵，张磊，张农.深井矩形巷道围岩预应力锚固作用及演化分析[J].中国矿业大学学报，2013，42（06）：929~934.

[5]万世文，李峰，王晓林.全长预应力锚固技术在强烈动压巷道的应用[J].煤矿开采，2011，16（01）：57~59+107.

[6]吴小陆，许斌.浅析二次张拉钢绞线竖向预应力锚固系统[J].中国新技术新产品，2010（16）：90~91.

作者：赵西在 单位：中煤平朔工业集团有限公司露天工程服务分公司油脂化工厂