牛貴芝 趙君猛 曾柯植
摘 要:煤礦工程的開采過程中,存在較多不穩(wěn)定的安全因素的影響,尤其是在近斷層位置的開采施工,其本身就存在較大的危險(xiǎn),在多次擾動的情況下,如果不具備良好的支護(hù)和預(yù)防措施手段,可能會引發(fā)各種安全事故。在進(jìn)行掘進(jìn)的過程中,要充分保障能夠采取安全、有效的技術(shù)手段,并且要充分做好必要的支護(hù)。依靠支護(hù)結(jié)構(gòu),有效地保障煤礦開采過程的安全性。
關(guān)鍵詞:煤礦;近斷層巷道;支護(hù)方式
煤礦開采因?yàn)榫哂袑υ型翆恿W(xué)平衡的破壞性,其本身就會存在較多的安全隱患,在特殊不良地質(zhì)條件下的采礦工作更是存在更多的安全隱患問題,比如在斷層位置的開采作業(yè)工作。因此,要充分做好支護(hù)結(jié)構(gòu),做好開采位置的預(yù)加固,充分執(zhí)行好有關(guān)的安全保障措施。
1 ? ?工程地質(zhì)概況
3302軌順采用錨網(wǎng)帶與錨索聯(lián)合支護(hù),巷道設(shè)計(jì)凈高3 800 mm,設(shè)計(jì)中凈寬5 200 mm,巷道已掘進(jìn)897 m,距3F45逆斷層(H=4.0 m)預(yù)計(jì)位置約63 m,距FS45正斷層(H=14.6~17.0 m)預(yù)計(jì)位置約78 m。
2 ? ?斷層對巷道的影響機(jī)理分析
巷道的建立無疑會對原有的土層地質(zhì)平衡造成破壞,而這種破壞必然會引起周圍地質(zhì)圍巖的移動趨勢,在圍巖中出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。如果集中應(yīng)力小于巖體強(qiáng)度,圍巖將處于彈塑性狀態(tài),當(dāng)圍巖應(yīng)力超過圍巖強(qiáng)度后,巷道周邊將首先被破壞,并逐漸向深部擴(kuò)展,直至達(dá)到一定深度取得三向應(yīng)力平衡為止。在巷道周圍圍巖的一定深度范圍內(nèi),存在一個(gè)能承受較大切向應(yīng)力的“巖石圈”。該“巖石圈”處于應(yīng)力平衡狀態(tài),但是巷道不斷地經(jīng)受采動影響之后 圍巖的破壞范圍會逐漸擴(kuò)大,架棚支護(hù)形成的“次生關(guān)鍵承載圈”不能完全承載圍巖應(yīng)力,容易導(dǎo)致不安全問題的發(fā)生。而在斷層位置,其不穩(wěn)定的隱患更加突出,這種底層位置的延性較差,破壞通常是突發(fā)性的,如果不具備良好的預(yù)防和應(yīng)對措施,會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。
3 ? ?巷道掘進(jìn)工藝及支護(hù)
3.1 ?掘進(jìn)工藝
采煤工作面設(shè)計(jì)要考慮地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度。結(jié)合采區(qū)布局、主要斷層產(chǎn)狀綜合考慮,斷層數(shù)量多、落差大、預(yù)計(jì)對采煤工作面開采造成重大影響時(shí),應(yīng)合理選擇采煤工作面的推進(jìn)方向,過斷層原則上“下壓式”開采,盡量避免“上仰式”開采。
近水平煤層過斷層時(shí)角度控制在-15°~+12°。過斷層區(qū)域的巷道層位要盡量沿煤層布置;當(dāng)斷層落差較大,需要截割頂(底)板巖石時(shí)必須控制割巖厚度,割巖厚度不大于2.5 m。過斷層區(qū)域的巷道坡度要平緩,以不大于10°為宜。當(dāng)掘進(jìn)過程中揭露隱伏斷層或探測的斷層實(shí)際落差與預(yù)測不一致時(shí),要充分考慮工作面回采要求,掘進(jìn)迎頭需要后退下扎或后退上挑;重新掘進(jìn)時(shí)必須后退,并合理確定后退距離和施工坡度。過斷層區(qū)域的巷道高度不低于正常段的巷道設(shè)計(jì)高度;巷道變坡點(diǎn)前后10 m巷道高度應(yīng)適當(dāng)加大。施工過程中,如果探測到斷層,及時(shí)匯報(bào)礦分管領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)科室,按要求采取加密探孔、調(diào)整探孔角度等方式探明斷層準(zhǔn)確的落差、產(chǎn)狀。斷層與預(yù)計(jì)產(chǎn)狀懸殊較大時(shí),根據(jù)實(shí)際斷層產(chǎn)狀,確定前掘坡度。斷層位置的掘進(jìn)工作要充分加強(qiáng)對周圍有關(guān)安全環(huán)境的觀察,施工過程要平穩(wěn),每次掘進(jìn)循環(huán)結(jié)束之后都要做好必要的平整工作,保障下一次掘進(jìn)循環(huán)工作的順利開展。
3.2 ?支護(hù)設(shè)計(jì)
(1)破碎帶注漿。對于斷層地區(qū)的巷道施工來說,該位置地層在多次開采擾動的過程中會形成巖層的裂縫縫隙發(fā)展,空隙率會明顯增加,同時(shí)圍巖的不穩(wěn)定性也在不斷的增加,通過向圍巖破碎帶注漿的方式能夠充分保障圍巖整體穩(wěn)定性的提高,保障開采過程的安全性,且存在的發(fā)展縫隙給注漿施工帶來了一定的技術(shù)保障。施工中要注意注漿材料的質(zhì)量控制,做好注漿工作的技術(shù)工藝控制,一般要重點(diǎn)控制注漿壓力和注漿量,注漿設(shè)備要穩(wěn)定、可靠。在施工中采取緩慢的注漿方式,保障注漿材料能夠充分深入破碎帶。注漿完成后,對注漿以及可能存在漏漿的位置進(jìn)行充分、有效的封堵。
(2)錨桿支護(hù)體系。要重點(diǎn)控制錨桿設(shè)計(jì)的位置以及錨桿的間距,保障錨桿能夠提供穩(wěn)定、可靠的支護(hù)作用。要充分保障錨桿施工的有效性,一般要保障錨桿具備足夠的錨固深度,對于未緊固的錨桿要在質(zhì)量檢測的過程中,重新進(jìn)行二次錨固施工,充分保障錨桿具備良好的錨固能力。巷道頂板巖石厚度大于1 000 mm時(shí),頂部鋼帶排距可以縮短到1 000 mm。若頂板破碎,及時(shí)縮小支護(hù)排距并使用雙層金屬網(wǎng)。檢查固定鋼絲繩錨桿,發(fā)現(xiàn)松動及時(shí)緊固,失效進(jìn)行補(bǔ)打。在過斷層區(qū)域要采取加密錨桿(索)、縮小棚距、錨架聯(lián)合支護(hù)、頂部鋪雙層金屬網(wǎng)等加強(qiáng)支護(hù)措施,確保頂板支護(hù)可靠。對于錨桿與鉆孔的接觸間隙位置也要充分地做好必要的注漿工作,尤其是要做好鉆孔孔口位置的封堵,避免注入漿液的不斷流失,充分保障錨桿系統(tǒng)的支護(hù)能力可靠、穩(wěn)定。
(3)小導(dǎo)管超前預(yù)注漿。對于注漿法無法深入的破碎斷層,可以充分借助小導(dǎo)管注漿的漿液輸送能力,充分保障注漿液深入土層的深處,充分保障有關(guān)注漿材料能夠達(dá)到既定的注漿位置。導(dǎo)管要具備一定的強(qiáng)度和剛度要求,管徑在40 mm,左右長度一般在3~5 m左右,要控制導(dǎo)管的外插角度,一般控制在15°左右,導(dǎo)管的搭接長度要充分控制,要充分保障注漿完成后的管口封堵。
4 ? ?結(jié)語
煤礦在近斷層位置的開采施工作業(yè)要通過科學(xué)的支護(hù)設(shè)計(jì)方案以及穩(wěn)定、可靠的掘進(jìn)方式進(jìn)行保障,要避免在施工中存在冒進(jìn)行為,一切以安全為進(jìn)行施工工作的指導(dǎo)和必要開展前提。
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