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      煤礦浸水巷道的處理方法及注意事項
      發布時間:2014-08-09

      摘 要:洛陽龍門煤業有限公司常村煤礦浸水巷道采用以錨網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提出了一個新的思路。

      關鍵詞:浸水巷道;泥巖;煤線;煤層;錨注加固 

      1  工程及水文、地質概況

        常村煤礦-310m水平軌道石門位于井底車場和-310m水平運輸大巷之間,設計長度358m。其中雙軌石門95m,單軌石門263m。單軌石門設計支護形式為錨網噴,但實際揭露地層圍巖松軟,錨網噴難以維護,因而變更為錨網噴+29U型鋼棚聯合支護,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°,過二1煤層時支護形式為橢圓形全封閉支架。2006年9月2日8點班,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造成更大的危害,于9月8日8點班,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、泥炭地質勘查規范》,本礦井水文地質勘探類型為第三類第二亞類第二型,即以底板巖溶裂隙水充水為主,水文地質條件中等的礦床。根據《河南省洛陽市龍門煤礦偏橋井二1煤層儲量核查地質報告》礦井-310m水平正常涌水量為800m3/h,最大涌水量為1600m3/h。

        -310m水平軌道石門距離地表約500m,地壓較大。封閉段單軌石門所穿巖層依次是細砂巖,泥巖,煤線,泥巖,細砂巖,泥巖、二2煤、泥炭、炭質泥巖、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生明顯變形破壞等失穩現象。

      2  出水原因分析

        根據地質報告分析,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主要水源不是寒武灰巖水,根據對水質的化驗,與風井揭露L7灰巖水質一致,從而分析出此次出水的主要原因是受掘進工作面采動影響導致礦壓顯現,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題

        1)出水點現在的出水情況如何,在封閉巷道的這段時間內出水點有無溝通L1~L4灰巖水,如何對出水點進行有效合理的治理。

        2)因巷道出水情況事發突然,事前沒有任何征兆,沒有對被封閉巷道進行注漿,在翻修出水點前后巷道時,容易發生冒頂或塌底現象,風險較大。

        3)封閉段石門所處巖層主要是細砂巖、泥巖、炭質泥巖、煤層等軟巖,力學強度低、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施

        1)探疏堵水

        2006年10月19日主排水系統形成,打開止漿墻上的泄水孔開始泄水,10月20日泄水孔流量小于10m3/h,初步判斷該出水點可能因為碎煤堵塞以及巖石的膨脹,已經初步封堵。但在下一步的維修中應時時注意,防止出水事故的再次發生。

        2)軟巖巷道的恢復及支護方案的選擇

        封閉段石門由外向里所穿巖層主要是細砂巖,泥巖,煤線,泥巖,細砂巖,泥巖、二2煤、泥炭、炭質泥巖、二1煤。通過對開啟巷道的觀察,細砂巖段巷道變形較小,巷幫向巷道中心的位移量不超過200mm,為保持原有支護、圍巖結構不受破壞,首先用風鎬去掉松塊、挖掉變形破壞部分,然后噴射40mm左右混凝土對巷道找平?紤]巷道圍巖壓力已經基本釋放完畢,頂板的壓力和變形的釋放進入穩定期,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自圍巖深部轉移過來的壓力和變形,巷道淺部圍巖只是充當了這種壓力和變形的傳遞介質。此期間內對巷道進行永久加強支護比較合適,設計采用以錨網噴為核心,以錨索加固為主導的加固措施。錨桿采用Φ20×2200 mm的高強樹脂錨桿,間排距為800×1600mm;鋼筋網規格采用Φ6.5的圓鋼焊接,網格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 ,樹脂端錨,錨固長度不小于1500mm。對泥巖、炭質泥巖段變形較大的巷道斷面(兩幫最大變形達到了1.4m),考慮圍巖本身力學強度低,以錨網噴為核心,以錨索加固為主導的加固措施已不能滿足施工需要,在此基礎上提出了加固圍巖的方案。通過壁后注漿改善巷道圍巖物理力學性能,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,后進行錨網噴加錨索進行一次支護。在完成全斷面一次支護約15~20m后,對頂、幫及底角進行二次錨注加固,注漿錨桿長度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,對底板進行注漿加固,從而形成一個完整的支護承載圈,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。具體實施過程是先加固臨近支護,然后撤掉原支護棚架,用風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行支護,棚后用水泥背板背實,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、幫及底角進行錨注加固。

      5  安全技術措施

        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,作到巷道無積水。C、井下預備片石,一旦巷道底板出水,現場人員要及時用片石填堵出水口,防止繼續擴大。D、施工中若發現突水預兆時,班組長必須及時組織人員按避災線路撤出,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、因巷道長時間受水浸泡,在施工時要減少循環進尺,縮短控頂距。B、嚴格執行敲幫問頂制度,排除不安全因素后再進行作業。C、加強巡視工作面后方巷道支架的完好情況,若發現異常情況及時處理,加固修復。D、返修至出水點時,首先檢查出水點的地質情況,將底板沉陷處和出水點用片石填實。E、在施工時應在工作面前方20m掛有警示牌,任何人員不得進入未經擴刷支護的巷道。

      6  返修效果

        本次返修巷道歷時一個月,截止2006年11月中旬開始恢復向前掘進。到目前為止,通過對巷道表面位移量的觀測,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

        通過對常村煤礦-310m水平軌道石門出水巷道的處理,提出了在軟巖巷道中以錨網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提出了一個新的思路。



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