长管棚超前支护技术在复杂岩层井巷施工中的应用.pdf

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1、矿业工程第14卷第5期16MiningEngineering2016年1O月·矿物开采·长管棚超前支护技术在复杂岩层井巷施工中的应用焦永富秦立杰张欣(河北钢铁集团矿业有限公司大贾庄铁矿，河北唐山063701)摘要：井巷施工中常会遇到大的断层及破碎带等复杂岩层，在此类岩层中进行掘进施工，面临塌方、片帮及突发涌水的巨大隐患。在复杂岩层井巷施工中采用长管棚超前支护，通过对管棚长度、管棚钻孔角度及位置、管棚施工控制等进行科学地设计，使复杂岩层围岩形成有效的支撑力，再配合适当的掘进及支护形式，能够安全、高效、经济的通过复杂岩层。关键词：长

2、管棚；超前支护；注浆；复杂岩层；破碎带中图分类号：TD26文献标识码：B文章编号：1671—8550(2016)05一O016—03长管棚采用(I)76×4mm钢管，管棚的施工长度为0引言15．5m，钢管前端加工成锥形，并割成花管，以便进行安河钢集团大贾庄铁矿2副井位于河北省唐山市滦南县放及注浆固管，见图1。境内，其开拓方式属于竖井开拓，该副井正在进行二期一____l___f——l__l一■—jr-．jl__一15500mm一350、一450、一475m水平平巷及硐室施工。一350m水平图1长管棚钢管示意图石门巷施工至控制点F3

3、2点前131m处时遇新河大断层，根据地质资料显示该断层位于南矿段东侧，工程控制段长1．2长管棚布置位置及钻孔参数约4459rn，走向近南北向，倾角6O。～7O。，垂向上发育多1．2．1管棚布置位置层破碎带，单层破碎带厚度一般1O～30rn，累计厚度20～一350nl水平石门巷净断面为2O．55m，根据巷道断60m，最大89．99rn。该断层破碎范围大，显示为上宽下面大小及长管棚施工特点，对掌子面布置11根长管棚。具窄似契形条带状构造破碎带，破碎带、断层泥、糜棱岩化、体钻孔布位置见图2。碳酸盐化现象普遍，且断层含水极为丰富。2副井

4、一450iTI水平揭露该断层时，曾造成突水淹井事故，实测最大涌水量1050m。／h，稳定水量约800m。／h。一3501TI水平揭露此破碎带前对该段进行了针对性的长探注浆，长探期间单孔涌水量均在3O～120m／h间，但在揭露后仍然出现大范围冒顶、片帮现象，且伴有较大涌水，施工难度相当大。1长管棚超前支护方案的提出及设计由于断层跨度大，地下水极为发育，断层内岩质极不均匀且坍塌松软而无任何稳定能力，因此在巷道掘进前采取一定措施使围岩形成一定的自稳定能力及支撑力，是保证巷道掘进安全的技术关键。故巷道施工方案：破碎带施图2长管棚布孔示意

5、图工先采用长管棚超前支护，使巷道顶板形成一定的支撑力，1．2．2长管棚钻孔参数配合短探短掘和U型钢拱架临时支护的形式安全快速通过——钻子L直径：开孑L直径为13Omm，终孑L直径为断层，避免长时间空顶造成冒顶塌方。90mm。1．1长管棚参数——孔口管的结构、长度及埋深：采用108mm无缝钢管作孔口管，管壁厚度5mm，为保证孔口管的抗拔力，在管的外径上焊接螺旋状的6mm钢筋，孔口管的上端焊收稿日期：2016—06～07作者简介：焦永富(1967一)，男(汉族)，河北钢铁集团矿业有限接高压法兰，与高压闸板阀相接。孔口管长度3．3m，

6、埋公司大贾庄铁矿工程科长，采矿高级工程师。深3．0m。1232016年第5期焦永富等长管棚超前支护技术在复杂岩层井巷施工中的应用17——钻孑L深度：钻孔的深度为15．5m。孔施工到设计位置；4)安装长管棚，钢管前端加工成锥——钻孑L起点、落点及倾角：见图3及表1。形，并割成花管，以便进行安放及注浆固管；5)长管安装完成后进行注浆固管。囵—>巨一匝囹匦匝藤∥图4管棚施工步骤图2．2长管棚施工技术要求——管棚进行统一编号，并注明施工次序，管棚钻孔开孔位置与设计位置的偏差不得大于100mm。——管棚钻孔的孑L径和深度应符合设计要求，每

7、段结l467—5660⋯1467一束后孔内残留岩粉不应超过20cm。——管棚钻孔钻进过程中随时注意水压或水量变化，有突水征兆或钻孔涌水量达5m。／h时，立即退出钻杆，关闭孔口阀门，待注浆处理后再继续钻进。——对出水量、出水位置、出水颜色松散、卡钻的位置与距离及每段钻进出现的一切反常现象均应详细记录，交接班时必须仔细交待，并填写值班日志。——管棚钻孔施工时应以清水为主，到达设计深度后用============清水冲洗孑L壁、裂隙和孔底岩粉，冲洗时间不得少于3O分钟。————⋯——————————～==：——每根管棚钻孔成孑L后，应

8、立即进行管棚安装，防'*——～止出现塌孔及废孔。2．3长管棚钻孔施工中控制事项正式开钻后，要密切关注掌子面的变化情况，发现异一一一———一：==：=——一常，要立即采取措施，以防止突水或发生其它事故。为此在施工中特别注意以下事项：1250025o0——孔口必须安