管棚支护技术在煤矿井下巷道掘进中的应用.doc

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1、管棚支护技术在煤矿井下巷道掘进中的应用编辑：煤炭网2006-3-3016:29:38摘要：通过开滦(集团)东欢坨矿-230回风巷F2/断层管棚支护工程实例，主要介绍该断层工程地质、水文地质条件，管棚支护技术方案，施工工艺及所取得的效果。这一技术经验，对同类煤矿巷道安全掘进具有借鉴意义。关键词：断层；管棚支护技术；施工工艺；1、引言开滦矿区地处我国经济较发达的京津唐地区，煤炭资源丰富，煤炭开采历史悠久。但开滦矿区的矿井开采地质条件较为复杂，如地质构造条件复杂，断层落差大，直接影响矿区建设与采区的设计。东欢坨矿业

2、分公司是一正在建设发展中的矿井，经过多年来的生产实践，已经摸索出一套适合该矿特色的边建设边生产的路子，地面配套设施建设已具相当规模，开采布局因受F2/断层影响，该矿开采系统尚未完全形成，造成采掘衔接紧张，原煤产量还远未达到矿井设计生产能力。在2002年，该矿分四次对F2/断层进行了钻探控制及注浆加固施工，由于断层带破碎夹泥，钻探过程中塌孔、喷孔（喷出物多为断层泥、岩石碎块及煤粉等）现象经常发生，因而注浆加固效果不理想，-230回风巷掘至断层附近时出现涌泥、塌方等，致使掘进无法进行。我院首次提出利用管棚支护技术

3、对该断层进行治理，东欢坨矿业分公司对这一技术给予厚望，并在两家单位领导的支持下，开展对-230回风大巷顶板绕道进行管棚支护施工，最终安全掘进通过了F2/断层，取得了良好效果。2工程地质与水文地质条件－230北回风巷是东欢坨矿北翼各采区的总回风大巷，目前正在向北二掘进，巷道迎头正处在北一采区。2.1工程地质条件北一采区位于向斜东南翼缓倾斜区，地层总体走向NE，地层倾角20o～26o。－230北回风巷为一煤巷（煤12－1），为了保证施工安全顺利地进行，原煤层回风巷改成岩石回风巷道，巷道绕行从7＃煤与8＃煤之间的细

4、砂岩中通过F2/断层带。该处断层带变宽，总宽度为36.3m。F2/断层带由三维地震及钻探控制，由三条正断层组成，其间物质为浅灰色粉砂岩，破碎岩块及软泥组成，落差17m，倾角约75o～80o，断层倾向NE和WS，形成一地堑构造，延展长度690m。该断层穿过的层位有煤5、煤8、煤14－1，其中部落差最大，西部端点尖灭，向东至测区边界落差仍较大而未尖灭，在断层两端切割到奥灰顶界面，而－500北二大巷及－230北回风大巷处F2/断层均断至奥灰。2.2水文地质条件－230回风巷道在冲积层防水煤柱外施工，距防水煤柱9m。

5、巷道距冲积层垂距87.76m，巷道所处的煤12－1其顶板和底板均有裂隙水，巷道总水量0.41m3／min。该巷道迎头下方22m处未煤12－2～煤14砂岩裂隙承压水层，目前水位－11.66m，水压2.1Mpa，巷道下方70m处未煤14～K3砂岩裂隙承压含水层，水位－39.78m，水压为1.8MPa，巷道下方185m处为奥灰含水层，水位－14.63m，水压2.2MPa。根据-230顶板绕道勘探孔钻探成果，断层带含水但隔水。综合分析水源非O2水，而属煤7底板砂岩裂隙水，水量0.25～0.96m3／min，且呈衰减趋

6、势。3、施工技术方案首次将管棚支护技术应用于煤矿井下巷道掘进中，与在铁路、公路隧道中施工有很大的不同。煤矿是一较特殊的施工环境，鉴于其特殊性，为确保施工人身安全和工程顺利进行，特制定有针对性、可操作性的施工技术方案。内容包括：保护岩柱预留厚度、管棚工作室设计施做、孔位布置。3.1保护岩柱厚度计算计算以遇到的实际巷道端面作为基准，巷道以上断层带宽度范围内的破碎体垂直应力由断层带两端稳定岩石分担。参数取值为：巷道以上断层发育高度90m，断层带宽度18.15m，上覆地层平均容重2.65t/m3，水压10kg/cm2

7、，管棚工作室宽度6.8m，岩石抗压强度2×107N/m2。经计算保护岩柱厚度H≥1.5m。安全系数取2.0，预留保护岩柱厚度不小于3.0m。3.2管棚工作室设计施做根据保护岩柱厚度值，工作室至断层拟预留岩石段4.0m，考虑到断层带附近岩石裂隙比较发育，为避免施工过程中水或浆液从裂隙中涌出，须在4m岩石预留段的基础上再做1m厚C20素混凝土墙，形成止浆墙。两帮浇筑200mm厚的C20素混凝土，顶部采用巷道原有支护方式。工作室保护带总厚度为5米。为使管棚施工有充分的工作空间，须在现有巷道断面向周边扩挖，形成管棚工

8、作室。沿巷道周边（含巷道底部）向外扩挖净宽1.5m，工作室净宽度为7.0m，最大净高度为6.5m，沿巷道走向方向管棚工作室净长度≮8m。3.3孔位布置管棚孔布置：－230回风大巷过断层段断面为3.8m×2.9m拱形，管棚孔沿巷道周边成环行布置，距巷道开挖轮廓线Lg0.5m，孔间距＠0.35m。管棚钢管直径采用φ108mm，管壁布置梅花状透浆孔，孔径根据实际情况确定。管棚外注浆孔布置：注浆孔距管棚Lz