摘 要:洛陽(yáng)龍門(mén)煤業(yè)有限公司常村煤礦浸水巷道采用以錨網(wǎng)噴加錨索加固支護為主導,壁后注漿為核心的加固方法處理取得了良好的效果,為常村煤礦下一步的支護設計奠定了很好的基礎,為軟巖巷道的快速掘進(jìn)提出了一個(gè)新的思路。
關(guān)鍵詞:浸水巷道;泥巖;煤線(xiàn);煤層;錨注加固
1 工程及水文、地質(zhì)概況
常村煤礦-310m水平軌道石門(mén)位于井底車(chē)場(chǎng)和-310m水平運輸大巷之間,設計長(cháng)度358m。其中雙軌石門(mén)95m,單軌石門(mén)263m。單軌石門(mén)設計支護形式為錨網(wǎng)噴,但實(shí)際揭露地層圍巖松軟,錨網(wǎng)噴難以維護,因而變更為錨網(wǎng)噴+29U型鋼棚聯(lián)合支護,隨后又依次揭露二2煤和二1煤,二2煤厚約1.1m,二1煤厚約9m,傾角14°~15°,過(guò)二1煤層時(shí)支護形式為橢圓形全封閉支架。2006年9月2日8點(diǎn)班,在距離迎頭26m處的巷道右幫底板(該處有一斷層)突然出水,開(kāi)始涌水量在3m3/h左右,以后逐漸加大,后穩定在85m3/h~100m3/h之間。因當時(shí)主排水系統尚未形成(主排水系統約10月19日形成),為避免出水事故給井下生產(chǎn)造成更大的危害,于9月8日8點(diǎn)班,在距離迎頭124m處的穩定巷道段施工止漿墻封閉巷道。
依據《煤、泥炭地質(zhì)勘查規范》,本礦井水文地質(zhì)勘探類(lèi)型為第三類(lèi)第二亞類(lèi)第二型,即以底板巖溶裂隙水充水為主,水文地質(zhì)條件中等的礦床。根據《河南省洛陽(yáng)市龍門(mén)煤礦偏橋井二1煤層儲量核查地質(zhì)報告》礦井-310m水平正常涌水量為800m3/h,最大涌水量為1600m3/h。
-310m水平軌道石門(mén)距離地表約500m,地壓較大。封閉段單軌石門(mén)所穿巖層依次是細砂巖,泥巖,煤線(xiàn),泥巖,細砂巖,泥巖、二2煤、泥炭、炭質(zhì)泥巖、二1煤等不穩定破碎巖層、整體穩定性很差,巷道掘出后不久就產(chǎn)生明顯變形破壞等失穩現象。
2 出水原因分析
根據地質(zhì)報告分析,二1煤底板主要含水層由深向淺依次為寒武系(奧陶系缺失)灰巖含水層、太原組下段石灰巖含水層(由L1~L4灰巖組成,厚度約13m,含巖溶裂隙承壓水)、太原組上段石灰巖含水層(由L7~L9石灰巖組成,厚度約10m,含巖溶裂隙承壓水)。根據出水量大約穩定在85m3/h~100m3/h之間可以初步判斷該出水點(diǎn)主要水源不是寒武灰巖水,根據對水質(zhì)的化驗,與風(fēng)井揭露L7灰巖水質(zhì)一致,從而分析出此次出水的主要原因是受掘進(jìn)工作面采動(dòng)影響導致礦壓顯現,加大了斷層裂隙,溝通了L7灰巖巖溶裂隙水。
3 維修出水巷道存在的主要問(wèn)題
1)出水點(diǎn)現在的出水情況如何,在封閉巷道的這段時(shí)間內出水點(diǎn)有無(wú)溝通L1~L4灰巖水,如何對出水點(diǎn)進(jìn)行有效合理的治理。
2)因巷道出水情況事發(fā)突然,事前沒(méi)有任何征兆,沒(méi)有對被封閉巷道進(jìn)行注漿,在翻修出水點(diǎn)前后巷道時(shí),容易發(fā)生冒頂或塌底現象,風(fēng)險較大。
3)封閉段石門(mén)所處巖層主要是細砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖、煤層等軟巖,力學(xué)強度低、遇水軟化、巷道擠壓變形底鼓嚴重,處理困難。
4 維修出水巷道方案的實(shí)施
1)探疏堵水
2006年10月19日主排水系統形成,打開(kāi)止漿墻上的泄水孔開(kāi)始泄水,10月20日泄水孔流量小于10m3/h,初步判斷該出水點(diǎn)可能因為碎煤堵塞以及巖石的膨脹,已經(jīng)初步封堵。但在下一步的維修中應時(shí)時(shí)注意,防止出水事故的再次發(fā)生。
2)軟巖巷道的恢復及支護方案的選擇
封閉段石門(mén)由外向里所穿巖層主要是細砂巖,泥巖,煤線(xiàn),泥巖,細砂巖,泥巖、二2煤、泥炭、炭質(zhì)泥巖、二1煤。通過(guò)對開(kāi)啟巷道的觀(guān)察,細砂巖段巷道變形較小,巷幫向巷道中心的位移量不超過(guò)200mm,為保持原有支護、圍巖結構不受破壞,首先用風(fēng)鎬去掉松塊、挖掉變形破壞部分,然后噴射40mm左右混凝土對巷道找平?紤]巷道圍巖壓力已經(jīng)基本釋放完畢,頂板的壓力和變形的釋放進(jìn)入穩定期,在穩定期內,頂板的壓力和變形的釋放十分緩慢,釋放的壓力和變形主要來(lái)自圍巖深部轉移過(guò)來(lái)的壓力和變形,巷道淺部圍巖只是充當了這種壓力和變形的傳遞介質(zhì)。此期間內對巷道進(jìn)行永久加強支護比較合適,設計采用以錨網(wǎng)噴為核心,以錨索加固為主導的加固措施。錨桿采用Φ20×2200 mm的高強樹(shù)脂錨桿,間排距為800×1600mm;鋼筋網(wǎng)規格采用Φ6.5的圓鋼焊接,網(wǎng)格100×100 mm規格為900×1700mm;錨索規格為φ17.8×6500mm(拱部3根,曲梁采用18號槽鋼),兩幫φ17.8×5000mm(每墻2根,底角錨索可根據具體施工情況打4000/4500mm,曲梁采用18號槽鋼),錨索排距為1600mm ,樹(shù)脂端錨,錨固長(cháng)度不小于1500mm。對泥巖、炭質(zhì)泥巖段變形較大的巷道斷面(兩幫最大變形達到了1.4m),考慮圍巖本身力學(xué)強度低,以錨網(wǎng)噴為核心,以錨索加固為主導的加固措施已不能滿(mǎn)足施工需要,在此基礎上提出了加固圍巖的方案。通過(guò)壁后注漿改善巷道圍巖物理力學(xué)性能,提高支護結構的承載能力,以此達到安全支護的目的。對于此段巷道先用風(fēng)鎬將巷道斷面擴大至設計尺寸,噴射40mm左右混凝土對巷道找平,后進(jìn)行錨網(wǎng)噴加錨索進(jìn)行一次支護。在完成全斷面一次支護約15~20m后,對頂、幫及底角進(jìn)行二次錨注加固,注漿錨桿長(cháng)度2000mm,拱部三根,每墻二根,排距為1600mm,布置于錨索與錨桿之間的空隙。另外,在底鼓較為嚴重地段,注漿加固時(shí)除了在巷道拱頂和兩幫以及底角布置注漿錨桿外,還在底板適當臥底后,均勻布置5根注漿錨桿,對底板進(jìn)行注漿加固,從而形成一個(gè)完整的支護承載圈,起到提高支護強度,并阻止水對圍巖的侵害的效果。
3)煤巷的恢復及支護方案的選擇
常村煤田主要為碎煤,遇水浸泡后,十分軟弱,錨桿錨索加固基理失去作用,在此情況下,選用U型鋼全封閉支護加巷道壁后注漿的方式。具體實(shí)施過(guò)程是先加固臨近支護,然后撤掉原支護棚架,用風(fēng)鎬將巷道斷面擴大至設計尺寸,在被水沖刷巷道底板處臥底,鋪設300~500mm左右毛片石,最后用橢圓形全封閉支架對巷道進(jìn)行支護,棚后用水泥背板背實(shí),然后全斷面噴射砼,形成光滑平整巷道。橢圓形支架采用 29U型鋼制作,背板采用鋼筋砼制作,規格為200×700×50mm。在巷道冒頂空頂部分用圓木或道板絞架接頂。在完成以上支護后對頂、幫及底角進(jìn)行錨注加固。
5 安全技術(shù)措施
1)防治水措施
A、認真檢查排水設備管路,確保排水及時(shí)暢通。B、對巷道出水、積水、淋水要能排則排,能導則導,作到巷道無(wú)積水。C、井下預備片石,一旦巷道底板出水,現場(chǎng)人員要及時(shí)用片石填堵出水口,防止繼續擴大。D、施工中若發(fā)現突水預兆時(shí),班組長(cháng)必須及時(shí)組織人員按避災線(xiàn)路撤出,立即向調度室匯報,并迅速通知附近人員撤離危險區。
2)頂底板管理安全措施
A、因巷道長(cháng)時(shí)間受水浸泡,在施工時(shí)要減少循環(huán)進(jìn)尺,縮短控頂距。B、嚴格執行敲幫問(wèn)頂制度,排除不安全因素后再進(jìn)行作業(yè)。C、加強巡視工作面后方巷道支架的完好情況,若發(fā)現異常情況及時(shí)處理,加固修復。D、返修至出水點(diǎn)時(shí),首先檢查出水點(diǎn)的地質(zhì)情況,將底板沉陷處和出水點(diǎn)用片石填實(shí)。E、在施工時(shí)應在工作面前方20m掛有警示牌,任何人員不得進(jìn)入未經(jīng)擴刷支護的巷道。
6 返修效果
本次返修巷道歷時(shí)一個(gè)月,截止2006年11月中旬開(kāi)始恢復向前掘進(jìn)。到目前為止,通過(guò)對巷道表面位移量的觀(guān)測,巷道表面位移較小,巷道支護完好,返修效果明顯,為常村煤礦下一步的支護設計奠定了很好的基礎。
7、結束語(yǔ)
通過(guò)對常村煤礦-310m水平軌道石門(mén)出水巷道的處理,提出了在軟巖巷道中以錨網(wǎng)噴加錨索加固支護為主導,壁后注漿為核心的加固的方法,為軟巖巷道的快速掘進(jìn)提出了一個(gè)新的思路。
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