强涌水型顶板巷道快速掘进技术

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1、摘要：本文以钱家营矿业公司2873W工作面回风巷道为研究对象，结合该巷道顶板涌水量大、断层构造发育及受岩浆岩侵蚀影响等复杂水文地质条件，分析了强涌水对巷道快速掘进和围岩稳定性的影响，制定了顶板强涌水条件下巷道掘进面防治水和快速掘进综合技术方案，主要包括：超前施工探放水钻孔、增加排水管路、布置顶板泄水孔、使用新型防水树脂锚固剂、短掘短支和优化锚杆（索）支护参数等措施，巷道每月进尺由192m增加至480m，实现了巷道的安全快速掘进。中国论文网　　关键词：强涌水型顶板；快速掘进；掘进工作面；防治水　　巷道快速掘进是一个系统工

2、程，它不仅取决于掘进设备的现代化程度，而且与巷道地质条件和生产条件紧密相连。自20世纪90年代以来，我国的巷道快速掘进技术取得了迅速发展，但对一些复杂困难条件下的巷道围岩，如顶板涌水量大、顶板碎裂发育和受岩浆岩侵入影响等条件下巷道掘进效率相对较低，主要表现在进行巷道防治水时影响掘进施工，巷道的掘进与防治水两者之间相互矛盾，降低了巷道的掘进效率，不能保证采掘有效接替，进而影响矿井的正常生产。　　钱家营煤矿2873W工作面回风巷道掘进期间顶板涌水量大，且掘进过程中会遇到岩浆岩侵入区，　　严重减缓了巷道的掘进速度，威胁着28

3、73W工作面的按时接续。因此，必须寻求合理的巷道掘进施工技术，使得巷道防治水和掘进支护能相互配合，实现巷道的安全快速掘进。　　1工程概况　　1.12873W工作面概况　　2873W工作面位于-600m水平八采区7号煤层西翼，东侧2873W工作面回采完毕。该煤层为稳定的中厚煤层，煤层平均厚度为3.9m，倾角平均为20°，工作面走向长度为1458～1475m，倾向长度为187m，回风巷长度为236m。老顶为细砂岩，厚度2.9～9.8m，平均6m，直接顶为粉砂岩，泥质胶结，厚度0.6～6.6m，平均2.8m。工作面回风巷道断

4、面呈倒梯子形，巷宽4.5m，巷高2.6m，采用锚杆（索）支护方式。　　1.2掘进面顶板强涌水原因分析　　2873W工作面回风巷道掘进期间实测顶板正常涌水量为0.66m3/min，最大涌水量为1.06m3/min。结合该工作面地质生产条件，分析得出巷道顶板涌水量大的原因如下：　　a）2873W工作面顶板为砂岩裂隙岩层，富水能力强，上覆5号煤层为不可采煤层，5号煤层顶板含水层含水丰富，当前28号观测孔所测水位为-277m，该工作面最低标高-770m，所承受的5号煤层顶板含水层最大水压为4.83Mpa，工作面顶板水的主要补给

5、水源为5号煤层顶板含水层。　　b）该工作面上邻2872W工作面正在回采，且富含一定的流动水源，流动速度为1.0m3/min，当2873W工作面回风巷道掘进时，因受2872W工作面的采动影响，上邻工作面的一部分流动水会流入2873W工作面顶板，使得顶板涌水量进一步增大。　　c）2873W工作面回风巷道掘进期间共揭露有8DF3、9DF10、9DF11、9DF13等10条断层，受其影响工作面内有小的伴生构造发育，造成顶板破碎裂隙发育严重，进一步扩充了顶板水的涌水渠道。　　此外，根据钻孔和实测资料表明，巷道掘进过程中会遇到岩浆

6、岩侵入区，受到岩浆岩侵入体影响，使该工作面的水文地质条件变得更为复杂。其中，顶板涌水水源补给情况见图1所示。　　2强涌水对巷道快速掘进和围岩安全的影响网上购物www.supshop.comobc　　强涌水条件下巷道快速掘进的主要影响因素是：首先，煤层顶板涌水量大使得掘进面作业环境恶劣，工人需要穿着雨衣进行工作，施工速度慢；其次，掘进面机械设备长期处于淋水潮湿条件下工作，不能保证正常地持续运转，需要增大机械设备检修频率；再次，由于顶板涌水量大，工人很难注入锚固剂，造成巷道支护工作难度增大；最后，生产班掘进施工时不仅要解决

7、掘进面的涌水，还要安排专人进行后方排水管路的布置，在人员有限的情况下，给掘进工作面管理带来相当大的困难，严重影响了巷道的掘进效率。　　煤层顶板涌水量大不仅大大降低掘进施工效率，还使得在巷道掘进过程中存在一定的安全隐患。综合现场调研和查阅相关文献，得出强涌水条件下导致巷道围岩稳定性破坏的主导因素：　　a）强涌水对巷道顶板的软化作用。2873W回风巷道顶板均为泥质胶结，遇水后会顶板会发生膨胀软化，增大了顶板的裂隙发育和破碎程度，造成破碎岩块间的摩擦力不能够有效支撑自身重力，加剧了顶板间的离层破坏和顶板冒落的危险性。　　b）

8、强涌水对巷道顶板的破坏起“助推”作用。由于顶板受到强涌水影响，流体的渗透作用和巷道开挖引起的围岩应力变化共同作用形成了巷道围岩的屈服变形，当围岩变形量达到一定值之后，流体渗透将对围岩破坏将起主导作用。　　c）强涌水弱化锚杆（索）支护系统的可靠性。一方面锚杆（索）安装时及支护期间将遇到持续涌出的裂隙水，使得锚杆（索）的粘结面上形成长