矿井建设工程中软岩巷道掘进的施工技术
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大断面软岩巷道一次成巷快速施工技术研究摘要:针对常村煤矿1110岩石集中巷施工对软岩爆破技术、支护技术、劳动组织进行研究,总结了一整套大断面软岩巷道一次成巷快速施工技术。
关键词:光面爆破支护劳动组织前言:目前我国大多数煤矿都面临着软岩巷道掘进效率低的问题,特别是大断面软岩巷道施工,由于进行大断面岩巷施工过程中易发生掉顶、片帮事故,巷道成型极难控制,巷道施工后易发生底臌、两帮内挤、顶板下沉、浆皮开裂现象,巷道前掘后修现象较为普遍,严重影响岩巷掘进速度。
目前由于各个煤矿的具体条件不同,国内外也没有统一成型的整套施工技术。
只有在具体条件下具体分析其围岩应力性质机理,采取相应的施工方式、支护方法和措施,才能取得良好的效果。
因此,研究大断面软岩巷道爆破及支护技术,从而降低巷道翻修率,提高掘进效率是应当亟待解决的问题。
本文针对常村煤矿施工的断面为4.2×3.5m1110岩石集中巷进行施工技术研究,以选择合理的整套软岩巷道快速施工技术。
1.地质概况1110岩石集中运输巷为先期为1110工作面运输巷,满足1110工作面回采时的煤炭运输、通风、行人、运料需要;后期为西翼总回风巷,其服务年限为矿井西翼回采结束。
该巷西部与11采区第四中部车场相连,北部为未开采区,南部为1106工作面;东部为1107工作面,西为设计的西翼13采区。
1106工作面与该巷相距100m,在施工中不会对该巷产生较大影响。
该巷为穿层巷道,穿过的岩层主要有砂岩、泥岩、沙质泥岩、l7灰岩、l8灰岩。
但大部分区段为砂质泥岩,地层构造非常复杂。
2.爆破施工方案软岩巷道的光面爆破不同于稳定岩层的光爆,其主要原则是:按照巷道设计轮廓线成形,尽量减少炮震裂隙,但不需要眼痕率的要求。
根据此原则,软岩巷道光爆施工,周边眼采用不耦合单段空气柱式装药结构,利用药卷巷与孔壁间的换装空气间隙,药卷与炮泥间的轴向空气柱,来缓冲爆炸作用于孔壁的冲击力,使之等于软岩在多向应力状态下的抗压强度,即在炮眼周围不产生粉碎区,并尽快形成相邻周边孔间的贯穿裂缝,从而控制围岩裂隙的发展。
煤矿巷道软岩工程特点及支护技术的探究摘要:矿山开采过程中,矿井巷道软岩石支护,特别是高应力软岩巷道深部的支撑,是矿井安全生产面临的一个重大难题。
随着煤矿生产的发展和深度的提高,煤矿巷道的软岩支护问题越来越严重。
煤矿井下的软岩石问题对矿井正常高效生产具有重要的作用。
本文阐述了软岩工程特点,对煤矿巷道软岩工程支护技术进行了分析。
关键词:煤矿巷道;软岩工程;支护技术引言目前,国内的煤炭资源多以地下采矿为主,采矿时必须在矿山下面开挖充分的巷道。
矿井的开采、施工必须确保井筒的畅通和井筒的稳定。
矿井巷道的支撑困难主要受到地应力影响,被开采工作影响,围岩破碎情况,巷道横截面等多种因素的作用。
所以,在煤矿巷道中,必须继续完善软岩支护技术。
1软岩工程特点地下施工是一种在岩层或土壤中进行的施工,其施工环境和工作状态与地表施工有很大区别。
所以,采用地表工程的设计理论与手段来解决这些问题,很明显无法对各种不同的力学问题进行恰当的分析,从而得出相应的支护方案。
与地表施工相比,在许多方面都表现出明显的差异。
由于煤矿的开采具有非选择性,大量的煤矿开采会使地应力的均衡状况受到破坏。
煤炭开采过程中,受其赋存条件、沉积环境、地质结构等因素的制约,导致了煤炭开采过程中存在的问题。
煤矿的采掘深度一般为500~600 m,千米以上的矿井也逐渐增多,有的矿山在浅层采矿时,软岩石问题还不突出,而到了深层,则出现了较大的地应力和动压作用。
煤矿软岩组份中存在着较多的膨胀性矿物质,在软弱的环境下,岩体的硬度较差,容易在干燥、失水时发生塑性流动,特别是遇水变形、崩解和膨胀。
矿井的使用寿命一般可以达到一百多年,而矿井的巷道由于使用寿命的差异,往往比隧洞的寿命要长,而且软岩巷道具有较大的时间限制。
2煤矿巷道软岩工程支护技术2.1支护技术理论一是加固岩体的力学性能。
在改善围岩的围岩压力、增大围压、增强围压体的受力的基础上,还改善了被锚岩体的力学特性,增强了岩体的峰值和岩体的参与强度。
关于掘进技术在软岩地质巷道中的应用摘要:由于当前大规模的开采及纵深化的矿井开采,软岩巷道施工问题日益突出,一直严重困扰着矿井的安全生产。
在软岩巷道中,常规锚杆很难发挥出其锚固特性。
软岩在采动压力的作用下,巷道围岩强烈变形引发锚杆锚固力的迅速衰减和丧失,从而使巷道围岩失去支护作用,造成巷道失稳破坏。
关键词:掘进技术;软岩地质;巷道;应用一、工程地质预测及探测巷道施工过程中,含水构造或不良岩层一旦被揭露后,往往会导致地下水大量涌出、巷道围岩冒落等工程灾害发生,给工程施工带来非常严重的被动局面,造成施工工艺复杂、进度缓慢、成本大幅度增加。
因此,巷道工程施工前,提供地质预测和综合分析资料,能够对工作面前方可能出现的突水、不稳定岩层等对施工造成的影响及其影响程度,有一个较准确的估计和及时采取相应措施的准备。
对工程地质情况进行进一步的勘察,是松散围岩巷道能否实现顺利施工的关键问题所在,其工程意义表现在:一是准确掌握施工前方一定范围内的工程地质及水文地质情况,为施工决策提供第一手资料;二是避免常规施工可能造成的含水构造或不稳定岩层被揭露后,地下水大量涌出,巷道围岩冒落等工程灾害的发生。
为保证工程地质预测真正起到对巷道施工的指导作用,工程地质预测应满足以下几方面的内容:根据矿区地质勘探资料和地质编录资料,做出地质剖面图,并在图上标出可能出现的突然涌水地段以及预测涌水量的大小;分析和预测工程可能穿过的断层破碎带、裂隙节理发育带等地质构造有较大变化处的岩层稳定情况;对可能涌水地段围岩的物理力学特性和水对围岩强度的弱化程度、涌水对施工的影响程度进行分析预测;对可能出现的对施工有较大影响的其它方面的地质因素分析和预测。
在工程施工过程中,应用地质超前预报系统,能够获得施工前方岩石的基本参数,据此可以制定出最适合的应变措施和施工方法,将可能遭遇的损失减少到最低。
对工作面前方进行工程地质情况勘察的方法主要有:坑内钻探法和凿岩机具超前孔法。
煤矿巷道软岩工程的特点及其支护技术作者:张连伟来源:《科技资讯》 2013年第1期张连伟1.2(1.中国矿业大学研究生院北京 100083; 2.开滦东欢坨矿业分公司河北唐山 064002)摘要:近年来,随着煤矿开采深度的增加,许多原来软岩很少的矿区,矿区深部巷道工程均呈现出软岩工程特征。
本文首先简要介绍了煤矿巷道软岩工程的特点,然后介绍了煤矿软岩工程联合支护技术在,最后谈谈锚注技术在开滦东欢坨矿的应用情况。
关键词:软岩工程支护技术煤矿中图分类号:TD353 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)01(a)-0089-01软岩工程支护是当前煤矿安全重要问题之一,软岩引起的矿山井巷的破坏现象非常普遍,严重影响着煤矿生产安全、效率及效益的提高。
软岩工程的稳定与支护技术密不可分,目前矿山软岩巷道已由过去单一的支护形式,逐步发展为各种多次支护和联合支护形式1 煤矿巷道软岩工程的特点地下工程是在岩石或者土体中开挖构筑的结构,所处的环境和受力条件与地面工程有很大不同,因此沿用地面工程的设计理论和方法来解决地下工程问题,显然不能正确地处理地下工程中出现的各种力学现象,当然也不可能由此作出合理的支护设计。
与地面工程相比,地下工程在很多方面具有完全不同的受力特点。
由于煤炭资源开发的不可选择性,随着对煤炭大面积的开采,不断地破坏地应力的平衡状态,同时由于煤系地层的赋存条件、沉积环境以及地质构造等的影响,煤矿软岩问题不可避免。
煤矿的开采深度目前多在500~600 m,超过1000 mm的矿井也越来越多,有些矿井在浅部开采时软岩问题并不明显,但是到深部以后,地应力大、动压作用明显。
煤矿软岩组分中含有大量的膨胀性矿物,围岩软,岩石强度低,易风干脱水而产生塑性流变,尤其易遇水变形、崩解、膨胀。
隧道工程一般服务年限可达百年以上,而煤矿不同用途的巷道与硐室,其服务年限不同,但通常要短于隧道工程,软岩巷道有明显的时限性。
煤或软岩巷道掘进施工中的支护策略与实践芮永健(开滦集团钱家营矿业分公司河北唐山063000)摘要:开滦集团钱家营矿业分公司在软岩及煤层掘进施工中,采用管缝锚杆超前支护及锚网喷+锚索联合支护,有效地隔绝煤层与外界空气接触,防止了煤层自然发火,同时可避免围岩风化掉落,增加巷道服务年限,是应用较成功并已推广的支护方式。
关键词:巷道 掘进联合支护中图分类号:T D353+.5 文献标识码:B 文章编号:1006-0898(2010)04-0049-021 当前形势及现状钱家营矿每年开拓进尺在6000m以上,涉及软岩及煤层掘进比较多,如何达到在软岩及煤层中快速、安全施工,是确保开拓进尺的关键。
目前,开滦钱家营矿业分公司开拓巷道,一般采用锚喷或锚网喷支护,特殊地段遇地质构造采用架棚支护。
实践证明,在软岩及煤层中采用管缝锚杆超前支护及锚网喷+锚索联合支护是应用较成功并已推广的支护方式。
2 支护原理超前支护是在巷道掘进之前,在巷道轮廓线外均匀布置管缝锚杆,利用管缝锚杆的膨胀作用,将杆体全部稳入煤或软岩内。
在爆破时,管缝锚杆可以起到悬臂梁的作用,将不稳定岩石托在锚杆之上,同时减少冲击波对锚杆外围岩的破坏,减少冒落,达到超前支护的作用。
喷浆支护是一种缓压支护,同时改善围岩应力状态提高软岩强度和抵抗变形、破碎能力。
厚度不太大(30~50mm)的喷射混凝土具有一定柔性,能同围岩一起位移,并在位移过程中产生一定反力,逐渐缓解地应力引起的压力,在同锚杆的共同作用下,整个锚固区形成一具有塑性的组合拱。
在塑变过程中,应力得到释放并达到新的平衡。
锚网支护是将不稳定岩层悬吊在较稳定的岩层上,起到悬吊、组合加固作用和控制围岩变形的作用,保证巷道围岩的稳定性,与初喷混凝土一起形成初期支护。
压网是为了把喷层和锚杆紧紧地扭固在一起,形成一个完整的支护体,对巷道起到整体支护作用。
再加喷一定厚度混凝土与锚喷网架联合,完成软岩中的永久支护。
锚索支护是将锚网喷支护形成的挤压加固拱悬吊在更为稳定岩石之上,增加巷道支护强度、从而提高巷道服务年限。
矿山工程井下巷道掘进顶板支护技术摘要:当前,在铁矿开采的过程中,安全事故时有发生,最常见的铁矿事故就是矿井塌方,一旦出现类似安全事故,会严重危及矿井工作人员的生命安全,同时还会导致铁矿开采的停滞,影响行业的发展。
为了提升铁矿开采过程中的安全性,要对巷道的顶板进行合理的支护,确保矿井不会出现塌方等问题,在开采过程中,要结合地勘报告和实际的环境选择合适的支护方式,在巷道掘进中常用的支护方式有锚喷式支护、锚杆式支护、铁柱式支护、型钢支护及收缩支护,这些支护技术各有优缺点,在巷道掘进时要合理选择。
关键词:井下巷道;掘进;顶板支护;技术研究引言煤矿企业要取得长远稳定的发展,必须要在安全生产的层面上加强实践探究的力度,保证人员的作业安全、生产安全,用有效的安全措施、安全手段,加强生产环境的安全保障。
在巷道顶板支护技术的研究中,要以增强顶板施工的强度安全性为目的,改进技术应用中存在的不足,现阶段巷道顶板支护技术应用中存在着支护形式选择不合理等问题,对智能技术的应用、先进科技的引进存在不足之处,应优化巷道支护形式,提高安全生产水平。
1软岩巷道掘进压力的特点分析软岩地层一般处于煤矿的坡地部位,在顶板环节的作业中一般都会带来较大的难度,为此,想要提升软岩顶板支护效果,必须合理地选择支护结构,结合矿井区域的差异性,检查支护结构和试验墙抬梁以及锚网等支护方式,同时结合其适用范围,利用锚固联合支护方式,能够保障巷道结构的稳定性[1-2]。
而煤矿软岩巷道变形的特点往往表现为以下几点:1)煤矿软岩巷道表现一般表现出蠕变规律,同时也具有典型的时间效应,软岩巷道在初期阶段表现出变形量较大和来压快等特征,所以,软岩巷道必须得到良好的支护结构进行支撑,保证支护结构具备良好的弹性特征,避免出现围岩变形而影响支护效果。
2)软岩巷道的围岩表现也能够表现出显著的空间特征,当围岩巷道出现变形时,一般空间效应表现为以下两个层面:其一,软岩巷道的围岩出现变相以及稳定状态都会受到巷道深度的影响,同时巷道深度对坚硬的岩层变相以及稳定状态并不会产生较大影响;其二,地应力对软岩巷道产生较大的形变影响,导致巷道呈现出方向性变形特征。
煤矿矿井建设中岩石巷道的快速掘进技术摘要:煤炭资源使中国经济得到迅速发展,但中国东部煤炭资源已近枯竭,西部煤炭资源开发成为国家能源战略的重要内容。
随着中国供给侧结构性改革的深入推进,煤矿企业的大规模重组进一步推动了煤炭资源开发的优化整合。
掘进是煤炭开采中最重要的环节之一,据统计,西部地区地下煤矿巷道掘进速度一般在500m/月以上,虽然掘进速度已达到全国最快,但仍不能满足西部千万吨的煤炭需求,掘进速度与生产需求严重失衡。
因此,巷道快速掘进已成为煤矿可持续、安全、高效生产的关键因素。
研究者认为,通过优化劳动组织、管理制度、施工技术、机械设备等形成挖、支、运、风、电、水等环节的作业联动体系,考虑作业程序,充分发挥各环节的最大作用,从而达到快速掘进的目的,加快掘进速度。
关键词:煤矿矿井建设;岩石巷道;快速掘进引言到目前为止,在高分辨率挖掘岩石道路的过程中,挖掘和枪管技术的利用率非常低。
面对软岩道路开采深度的增加,矿山开采的压力越来越大。
随着周围岩石条件的动态变化,对突破技术的要求也越来越高。
参考煤矿的具体生产情况,深入了解和掌握快速突破技术的应用原理,结合存在的不足和不足,科学调整和改进,以完成大断面山区公路快速突破的任务。
1快速掘进的核心技术(1)光面爆破技术光面爆破技术是指在设计工作面轮廓线上平行设置紧密间隔的爆破孔,控制装药量和不耦合装药结构,选用的炸药应具有低威力、低密度及低爆速,沿炮孔连线将岩石切断崩落。
光面爆破技术发展历史悠久,伴随着科技和社会的进步,这项技术在岩石巷道掘进中的应用有效地结合了锚喷支护和光面爆破,这样不仅可以加快煤矿的掘进速度,还可以降低成本、减少人力资源、提高开采效率,使周边的岩石具有完整性和稳定性。
(2)悬臂式掘进及输送技术悬臂式掘进技术简单,易操作,首先利用截割断头的转动对煤层进行截割,由于截割断头的摆动为整个巷道的断面提供了支撑力,为后续生产条件提供了便利,最后切割下来的煤炭通过掘进机铲板进行收集,再利用输送技术将破碎的煤炭运走。
巷道掘砌工技术操作规程一、前言巷道掘砌工作是煤矿井下工程中的一项重要工作。
为确保巷道施工质量和安全,减少事故发生率,特制订本规程。
二、掘进作业前准备1、掘进开跨工作之前,需进行全面检查,以确保工地安全。
必须将所有已安装设备全部检查完整。
2、巷道掘进一般应使用破岩机进行掘进,需掘进软岩时,可使用钻爆机进行掘进,设备器材应进行全面检查。
3、巷道施工前应对掘进工作区进行钦定,严禁在未钦定区域进行掘进开挖。
4、加强供风管道管理,确保矿井通风系统的有效运行。
5、合理设置矿井道路禁行区域和安全区域,保障施工人员的安全。
三、施工作业流程1、开挖掘进(1)根据施工设计要求进行挖土。
(2)确定掘进里程,根据掘进距离、工作时间、工作人员数量、瓦斯浓度等因素,进行通风换排。
在保证掘进人员安全的前提下,使用钻爆机器进行开拓作业。
2、巷道支护(1)巷道开挖深度达到掘进的要求之后,即开始进行巷道支护。
(2)首先进行矿业码头的设置,将矿木定在采煤机房最前面,采取坚固可靠的方式进行防护。
(3)安装封堵板,将板材定位在巷道底部,再利用木架和钢筋将其固定。
(4)制作支护柱,使用优质钢筋根据矿山要求进行制作。
支护柱长度不能大于2米,根据大小进行分类,区分地形、地质条件后进行铺设。
3、清理工作(1)完成巷道支护工作之后,需要对掘进区域进行清理。
(2)清理前应使用爆破手段,将残留物清理至巷道顶部。
(3)清理工作完成后,对掘进巷道进行通风换气。
四、安全注意事项1、施工人员应进行专门的技能培训,熟知巷道掘进工艺操作规程,保证安全施工。
2、加强矿井通风系统的运行,确保煤矿巷道的安全。
3、注意巷道中存在的危险情况,包括瓦斯浓度和自然灾害风险等。
4、对矿木和矿渣进行分类处理,保证不会对环境造成不良影响。
五、总结煤矿巷道掘进依靠技术设备和技工人员相互配合完成。
本规程详细阐述了巷道掘砌工的技术操作规程,从前期准备到清理工作,都提供了明确的实施要求和注意事项。
煤矿井下软岩巷道施工支护技术研究应用摘要:在我国煤矿底层中软岩分布广泛,煤炭储量在1000M以下的占比55%左右,随着我国开采深度的增加,我国大部分矿井巷道基本岩层结构多为软岩,深部巷道受高应力和高温度等影响,容易出现开采困难和巷道明显变形的问题,为解决软岩巷道下出现的巷道围岩变形大、稳定性差的问题,软岩支护成为困扰我国煤矿生产的问题之一,软岩巷道支护措施不当易造成巨大的返修量,还使得整个矿区陷入困境,因此,做好巷道软岩支护工作是煤矿矿井采掘工作的关键。
关键字:煤矿井下;软岩巷道施工;支护技术;研究应用1软岩的特性1.1软岩的临界荷载临界荷载是软岩固有的一种物理属性,通过软岩的工程力学实验表明:当软岩外部压力低于临界荷载时,岩体内部结构不会发生明显改变,整个岩体呈现出相对稳定的状态,力学曲线保持平直;随后,人为增加岩体外部工程压力,使压力逐渐趋近于临界荷载,则岩体内部预应力增加;通过继续增加工程压力,当工程压力超过软岩的临界荷载时,岩体就会发生明显的变形特性。
1.2软化临界深度临界深度与临界荷载是一组相互对应的概念,从两种软岩特性的支护应用上来看,临界深度更能反映软岩的塑性变形情况:在巷道位置较浅的情况下,软化临界深度较小,软岩不会出现明显的变形,此时开展软岩巷道的支护施工较为简单;但是当巷道位置达到软化临界深度时,围岩会产生大的塑性变形,并伴随有支护难、大地压等问题。
相关技术人员应当在岩体软化临界深度之前开展支护施工,以便于降低工作难度,保证支护施工质量。
2巷道变形的原因和支护原理2.1软岩巷道变形的原因煤矿开采中面临的一大难题是在高应力作用下的软岩巷道有效支护方式,巷道顶板的不稳定情况会影响到巷道顶板的稳定性,巷道两边的移动或顶板下沉容易导致巷道断面收缩,使得两帮的变形更加严重,从地板岩层方面的受力情况看,巷道地板处于未支护状态,随着巷道的不断挖掘,原本作用于地板岩层上的应力会恢复弹性,但水平应力却增加,会出现变形的情况;若挖掘的方向处于倾斜状态,巷道顶板的岩层会受到较大水平应力影响,出现顶板破坏的现象。
浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护
软岩矿井在巷道掘进过程中,顶板支护是非常重要的一环,它直接关系到矿井巷道的
稳定性和安全性。
软岩矿井巷道在掘进过程中,常常会遇到顶板掉石、塌方等问题,因此
合理的顶板支护对于整个矿井的安全生产十分重要。
本文将从软岩矿井特点、顶板支护原则、常见顶板支护方式等方面进行分析,以期为矿井巷道顶板支护提供一些参考。
一、软岩矿井特点
软岩矿井常见于沉积盆地和构造破碎带,主要由泥岩、砂岩、页岩等组成,岩层间具
有一定的脆性,抗压强度较低。
矿井巷道在掘进过程中很容易发生顶板掉石、顶板塌方等
现象,从而威胁到矿工的安全。
在软岩矿井巷道掘进过程中,顶板支护显得尤为重要。
二、顶板支护原则
1. 采取综合支护措施
软岩矿井巷道顶板支护应该采取综合支护的措施,包括钢架支护、锚杆支护、喷网支
护等多种形式的支护手段,通过多种手段的组合使用,有效地增强矿井巷道的顶板稳定
性。
2. 选用适宜的支护材料
3. 考虑巷道变形和破坏规律
在进行顶板支护设计时,需要考虑矿井巷道的变形和破坏规律,根据巷道结构、岩层
性质、地应力等因素进行合理的设计,以保证支护效果和矿工的安全。
三、软岩矿井巷道常见顶板支护方式
1. 钢架支护
钢架支护是软岩矿井常见的一种顶板支护方式,它通过设置钢架支撑巷道的顶板,有
效地增强了顶板的稳定性。
钢架支护适用于较宽、较高的巷道,支撑效果好,使用寿命长,是软岩矿井巷道顶板支护的重要手段。
2. 锚杆支护
3. 喷网支护。
软岩巷道施工过断层技术的研究与应用王守海,贾广兴,刘乐学(龙矿集团洼里煤矿,山东龙口265713)摘要洼里煤矿在1913工作面三条巷道掘进期间,采用缩短进尺、二次成巷、打设超前锚杆等办法顺利通过了落差13m左右的断层7条,为软岩巷道施工过断层探索出了一套切实可行的办法。
关键词软岩掘进过断层中图分类号TD263.5+8文献标识码B1工作面概况洼里煤矿1913工作面直接顶板为灰黑色页岩,厚度5.0m,岩性软弱,易冒落;直接底板为次油页岩,厚度1.75m,岩性软弱,易膨胀底鼓。
根据三维地震勘探资料,该工作面区域内地质条件复杂。
巷道施工过程中将受到落差12m左右的5条断层及落差0 13m的DF11断层和落差0 9m的DF9断层及其附生断层影响,巷道压力较大。
2揭露断层前的准备工作(1)加强预测预报,离预测断层10m时,使用5m 长的组合钻杆每班进行探测,探眼布置在巷道圆心位置(巷道中部及巷道两侧)。
(2)压风管接至迎头,准备好风镐。
(3)施工现场备有不少于10架金属棚;10根Φ150ˑ2500mm的优质圆木;两棵单体液压支柱;并备有≥100块以上木楔,80块以上板皮、不少于80块道木、2m3背板,不少于20根长1600mm的一头带尖的优质圆木、10根长1600mm一头带尖的道轨(以备撞楔使用),备用材料距迎头不超过100m。
(4)技术员提前绘制施工进度大样图,距预测断层位置20m时,每班进行距离控制。
(5)距预测断层5m时将架棚支护改为砌碹支护,同时开始采用少药量爆破,即每眼装药不超过一块,一次爆破不超过4个炮眼。
(6)迎头距预测断层3m时,循环进尺由原来的每循环1.6m减小至0.8 1.2m,使用风镐施工设置顶梁,顶梁设置完后,根据现场情况及矿压显现程度,决定采用放小炮或风镐施工。
3过断层施工工艺*收稿日期:2011-08-10作者简介:王守海(1972-),男,大专学历,助理工程师,现任龙矿集团洼里煤矿技术科副科长。
矿井建设工程中软岩巷道掘进的施工技术发表时间:2019-08-29T09:43:22.983Z 来源:《防护工程》2019年12期作者:戈宏岳[导读] 综掘机在煤矿巷道施工中得到了广泛的应用,其掘进技术能较好地适应硬岩掘进工程,在软岩掘进工程中也得到了广泛的应用。
湖南楚湘建设工程集团有限公司湖南长沙 412000摘要:软岩巷道掘进施工的问题影响到矿山建设的安全 ,对软岩巷道开挖和支护施工存在的问题进行分析,探索一种合理的加固和开挖方法在软岩巷道开挖施工技术,施工安全是保障软岩巷道开挖安全和质量的基础,也是促进解决煤矿软岩巷掘进施工建设问题的方向。
关键词:矿井建设;软岩巷道掘进;施工技术目前,综掘机在煤矿巷道施工中得到了广泛的应用,其掘进技术能较好地适应硬岩掘进工程,在软岩掘进工程中也得到了广泛的应用。
只有结合相应巷道的具体水文地质情况选择最合适的设备和施工方法可以进一步促进项目的顺利进行,以促进煤炭开采水平的提高和给企业带来较大经济效益。
1工程概述云南白龙山煤矿一井属多煤层开采矿井,有11层可采煤层,煤层平均厚度1.71~18.62m,102采区走向长约1.8~3.5km,倾斜宽约1.1~1.40km,面积4.8071km2。
先期开采地段构造总貌为一倾向南东的单斜,煤层倾角8o~19o,断层稀少,无落差大于20m的断层。
构造复杂程度属简单偏中等类型。
10201工作面长160米,工作面顶板为2.3m厚泥质粉砂岩,2.6m厚粉砂岩,2.7m厚细砂岩。
煤层底板由厚度3.6m的粉砂岩和2.2m的泥岩组成。
该巷道采用地面掘进设计。
巷道断面尺寸4500mmx3850mm,其中直壁断面高1800mm。
支撑采用u型钢脚手架。
然而,10201回采工作面运输巷道掘进施工中多次发生顶板崩落事故,其中最大崩落高度可达5m。
同时,巷道两侧收敛变形较大,开挖25d后巷道继续缓慢变形。
2软岩巷道掘进施工需要注意的事项2.1巷道位置根据邻近层瓦斯抽放要求,在工作面下方C7+8煤层底板沿C8+1煤层掘一条底板瓦斯抽放巷。
一般来说,在矿山工程建设中,其地质条件较为复杂,地质结构多样。
在巷道设计过程中,必须从全局出发,既需要先进的科学技术,又要尽量降低施工成本。
因此,在进行巷道工程施工前,必须熟悉施工现场的地质构造和水文条件,并考虑岩石的岩性和应力。
保证巷道变形量小,又要适应地质构造和水文条件是必要的。
在施工中,巷道布置必须尽可能简单,施工顺序应合理。
巷道断面形状必须合适,巷道断面将直接影响巷道的稳定性,因此原岩应力的大小和方向必须在考虑范围内。
2.2工程地质云南白龙山煤矿井田为多煤层矿床,且基本位于井田最低侵蚀基准面以下。
矿床岩层结构主要是粉砂质泥岩、泥质粉砂岩——粉砂岩、细砂岩——粉砂质泥岩、泥岩——煤沉积旋回的多次重复,其富水性较浅部一、二、三、六勘区弱。
从以下各种参数可以证实,浅部含水裂隙频数0.4条/m,深部0.14条/m;钻孔单位涌水量浅部0.02L/s·m,深部0.009L/s·m;渗透系数深部比浅部减少1.7倍。
该区矿床含水层一般和其它含水层无水力联系,但因断层与含水层接触,会造成矿床充水因素。
井田内与龙潭煤组第一段及茅口组相接触的断层F403、F9,近破碎带开采时应引起足够重视,尽量做到超前探水,避免龙潭组与矛口组灰岩岩溶水突入巷道,引发不必要的事故及损失。
地表水体下距C2煤层顶板较远,但随着回采面积增大及塌陷裂隙延伸,在扎外河及岔河附近可能导致充水因素;直接和间接的充水含水层为弱裂隙含水层,其富水性弱。
但遇有构造时,粉、细砂岩破碎带富水性相对较强。
综上所述,本区矿体大多位于井田最低侵蚀基准面以下,矿体上下均有可溶岩岩溶强含水层,且构造较发育。
因此,井田水文地质勘探类型为层状岩类为主的裂隙弱含水层充水的中等类型。
在矿井巷道施工过程中,含水构造和断层破碎带等不良岩层会导致地下水涌出,巷道围岩会发生崩落等灾害,使工程施工无法顺利进行。
因此,地质勘探是巷道施工前必不可少的工作。
在矿山工程地质勘查中,松散围岩巷道掘进技术应注意的主要事项包括:(1)要准确掌握软岩巷道施工现场的地质水文条件,为施工人员提供准确的数据信息。
(2)工程地质勘查可以防止施工引起的岩体失稳,防止含水层变化时大量地下水涌出,防止巷道围岩崩落等。
在矿山建设过程中,可以利用地质调查资料,在工程建设和施工前获得施工现场的资料和信息。
根据这些数据和信息,可以制定适当的施工技术,使损失最小化,使工程建设达到速度最快、成本最低、效益最大。
10201采区瓦斯抽采巷在施工中吸取了采区运输巷施工冒顶的教训,采用工作面注浆加固和堵水配合超前锚杆的措施组织施工,顺利通过了断层破碎带涌水段。
3矿井建设中软岩巷道的掘进施工技术研究3.1软岩巷道掘进施工前的技术研究软岩巷道掘进前需要根据工程地质和水文地质及巷道设计制定好施工方案和施工工艺。
在接近含水层和松散岩体时,必须先进行注浆,以加固松散岩体,封堵含水层,使注浆能够到达含水层和松散岩体进行固结并达到封闭水效果。
松散岩体固结灌浆中,灌浆前必须选择观测孔,观测孔作为观测孔。
巷道断面较大时,应加密观测空间,观测空间间距控制在100-150mm之间。
在封闭水结构的过程中,如果使用观察孔进行找水,使用观察孔作为灌浆孔对含水层进行封堵。
3.2软岩巷道掘进施工技术的研究软岩巷道开挖施工技术要考虑很多因素,如果因为地质条件不明确,或钻井经验不足的情况下,判断错误很容易发生冒顶垮落甚至穿水事故,严重影响工程施工进度。
所以,如果遇到这种情况,防止巷道顶板崩落方案一般选择注浆固结方法,固结松散易崩落围岩,并对掘进巷道应及时支护,严禁空顶作业。
在松软的煤、岩层或流沙性地层中及地质破碎带掘进巷道时,必须采取前探支架或其他临时超前支护措施。
在坚硬和稳定的煤、岩层中,确定不设支架时,必须遵守已制定的安全措施,且对采用打眼爆破法施工的岩石巷道必须采用光面爆破。
支架间应设牢固的撑木或拉杆;可缩性金属支架应用金属支拉杆,并用机械或力矩扳手拧紧卡缆;支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。
巷道砌碹时,碹体与顶帮之间必须用不燃性材料充满填实;巷道冒顶的空顶部分,可用支护材料接顶,但在碹拱上部必须充填不燃物垫层,其厚度不得小于0.5m。
采用锚杆、锚喷等支护方式时,其端头与工作面的距离、锚杆的形式、规格、安装角度、混凝土的标号、喷体厚度、挂网所采用的金属网的规格以及围岩的涌水处理等应按施工组织设计或作业规程的规定进行。
打锚杆眼前,必须先敲帮问顶,找掉活石,确认安全,方可作业。
使用锚固剂固定锚杆时,应将孔壁冲洗干净,砂浆锚杆必须灌满填实;软岩使用锚杆支护时,必须全长锚固。
(1)加固注浆止水墙。
当由于岩体滑坡而出水量较大时,可通过注浆止水墙注浆固结松散围岩,以阻挡出水,如图1所示。
鉴于需要采用这种方法加固的地方,由于受地下水压力的影响,除了一些变化外,其解决方案与工作面注浆墙解决水结构问题基本相同。
该方法可按以下步骤实施:一是混凝土灌注止水墙施工。
施工前,为了减小泥浆止水墙与工作面之间的距离,应先拆除工作面压载桩,然后进行泥浆止水墙施工。
混凝土的强度标准是,如有必要,可以选用钢筋混凝土来提高墙体的承载力。
为提高混凝土的初强,节约施工时间,可根据施工过程中水泥的用量,加入5%水泥复合早强剂。
施工时,通常在巷道上部安装2-3根注浆管,中间两侧各安装1根。
注浆管敷设过程中,在巷道边缘线外的结构中,应尽量将管口伸出。
二是注浆堵水加固岩层。
混凝土墙完成后7天即可开始灌浆。
在注浆过程中,选用水泥和水玻璃双液浆,并调整其比例,确保浆体面积在开挖边界线外2-3m,有效地阻止地下水涌出。
注浆后的最终压力为静压的2.5-3.0倍。
注浆加固2-3d岩层后开始巷道施工。
为了保证掘进过程中巷道岩层不发生松动滑移,在清理注浆墙时,应控制装药量,尽量减小爆破对加固部位的破坏。
为了避免在岩层开挖过程中发生爆破,必须采用风镐开挖或预留光爆层。
最后是巷道支护。
为了保证巷道的稳定性,穿越松散不良岩层区域的巷道需要加强支护。
支护方法主要包括:1)锚喷混凝土复合支护。
当巷道过破碎带或软岩时,采用锚网喷复合支护。
当掘进距离达到1排锚杆长度时,可及时进行锚网支护。
具体的程序是:先进行敲邦问顶、清除松矸浮石。
然后喷喷一层50-70mm厚的保护层混凝土,然后打锚杆挂网。
如果围岩稳定,可以先施工锚杆和挂网,然后喷射混凝土。
一次喷锚网支护时,第二次喷锚网支护距工作面约10m。
即打树脂锚杆,挂钢网(网目尺寸80mmX80mm)和喷射混凝土。
如果第二锚网喷后出现变形或喷层开裂,可加密锚杆或加w型钢带支护。
必要时可增加锚索和钢带支撑。
在软岩条件下,采用短进尺开挖。
即掘进0.8m,u型钢棚0.6m。
临时支架为锚杆钢网喷砼,永久支架为u型钢棚。
图1 止浆墙注浆加固(2)灌浆加固。
当发现岩性变化大时,且出水量较少,可以采用注浆法加固滑动岩。
具体方法和步骤如下:一是做好注浆管布置。
通常在巷道上部安装2-3根注浆管,每条注浆管位于巷道中部两侧。
注浆管敷设过程中,在巷道边缘线外的结构中,应尽量将管口伸出。
二是停止喷浆层。
施工前,为了不影响大面积,应拆除工作面压载桩,然后进行喷砼作业。
混凝土强度标准为c20-c30,喷层厚度设计为300-500mm。
必要时可增加钢丝编织网,提高喷层的承载能力。
为提高混凝土的初始强度,施工中使用早强型水泥,再加入5%水泥复合速凝剂。
随后进行灌浆加固工作。
止浆层完成后7天即可开始注浆。
在这个过程中,如果水涌出量少或水压低,可以选择单液浆,或者水泥和玻璃双浆。
要达到灌浆要求,必须考虑两个因素,一是灌浆量的增加;其次,确保注浆压力低于注浆墙的抗压强度。
如果涌水量大或水压大,泥浆用量必须超过开挖边界2-3m。
注浆压力应设置在喷射混凝土注浆墙的最大压力范围内,使注浆压力小于允许压力。
注浆加固工程完成了要采用减少爆破引起的加固部位损伤的措施。
在封堵加固强度未达到要求时,可延滞到10-14天后才开始巷道施工。
在清理泥浆墙,装药时应使用风镐进行开挖。
4结语总之,软岩巷道掘进施工在矿山施工中非常重要,其施工方案方法和施工质量会严重影响施工安全,应引起足够的重视。
在实际工作中,必须严格执行安全规程和要求,控制好每一个施工环节,才能顺利开展软岩巷道开挖施工,确保矿山安全。
云南白龙山一井10201采区瓦斯抽采巷施工中采取工作注浆加固松软围岩和堵水配合超前锚杆支护措施顺利通过断层破碎带涌水段,未发生冒顶片邦和穿水等安全事故,取得了良好的效果。
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