巷道穿过黄泥层塌方区支护技术与实践Microsoft Word 文档.doc

巷道穿过黄泥层塌方区支护技术与实践耿增达1 崔永清2 李继刚3 宋方来4 张中国5 （1.山西长治煤业安全经理，山西 长治；2.山西煤销集团黄山煤业矿长，山西 长治；3. 山西煤销集团黄山煤业总工，山西 长治；4.山西煤销集团黄山煤业生产科长，山东 济宁；5. 山西煤销集团黄山煤业地测科长，山东 枣庄） 摘 要：巷道穿黄泥层施工中，若巷道支护强度达不到要求，支护不及时，顶板易塌方，首先应采取要加固塌方区后部巷道围岩，控制冒顶范围的扩大，然后向冒空区注入罗克休、马丽散充填，支撑上覆岩层下沉，最后采取超前撞楔、超前导硐施工工艺，加强巷道支护强度，解决了黄泥层冒顶区支护的难题。关键词：黄泥层冒顶 冒空区充填 注马丽散 超前导硐施工山西煤销集团黄山煤业主采煤层15号煤层赋存于太原组下部，煤层厚度变化在2.45.5m，平均厚度4.26m，为浅埋煤层，距地表60110m左右。煤层结构简单-较简单，含0-3层夹矸，为赋存区稳定可采煤层，底板为泥岩，直接顶结构复杂，为黄泥层夹裹碎石，厚度68m，黄泥层遇水泥化，强度较低，易发生显著变形。辅助运输大巷设计工程量1485m，该道巷设计为直墙半圆拱型净断面16.8m2，净高3.8m，净宽5.2m，采用拱型钢棚（11#矿用工字钢）+喷浆支护，棚距1m/架，巷道沿煤层底板掘进。 受“河流冲蚀”地质构造影响，造成煤层区域缺失，该区域为黄泥层。因巷道断面较大，黄泥层不能自稳，为加强巷道支护强度，棚距改为0.8m/架。辅助运输大巷施工至该区段12m内，掘进施工因片帮引起冒顶，推倒工作面5架钢棚，同时迎头上方伴有微量淋水，冒顶量约50m3。为防止再次倒棚，使用木点柱对钢棚进行了临时加固，两帮注玛丽散补强支护，顶部注罗克休充填，冒顶点向外12m进行套棚处理，并且巷道全断面喷浆。待矿压显现稳定后，采取短掘短支（棚距0.5米），并用2寸3m长的钢管打撞楔超前临时支护。施工进入冒顶区1m内，顶板突然来压巷道第二次冒顶。冒落黄泥夹裹碎石及充填的罗克休固结物，不断呈“流体”状向巷道外涌出，约一个小时候后冒落黄泥涌堵巷道全断面15m，冒落涌出量约240m3。1 冒顶区巷道修复加固技术1.1 冒顶区处理方案选择根据现场情况，冒顶黄泥能够成流体状向外涌出，可以初步判断顶板上有水体存在，使黄泥层泥化，如果直接清挖冒落黄泥，随时都有再次冒落的危险，传统的方法处理冒顶事故不可行，借鉴第一次处理冒顶失误经验，分析清楚地质特性、冒落量、冒落高度、冒空区位置等因素，计算出向冒空区注浆量，注浆钻孔的角度是决定能否发挥马丽散和罗克休对加固充填高冒区成功的关键。1.2马丽散加固巷道机理马丽散是一种双组分合成高分子聚亚胺胶脂材料，具有低黏度、渗透性好、黏合能力强、反应迅速、具有较好的柔韧性能承受随后的地层变形，主要用于破碎顶板加固和堵水等工程施工，马丽散的作用原理是通过高压灌注时，树脂和催化剂混合物渗透到岩体细小裂缝中，粘结并膨胀形成多元网状密弹性体，封闭黏合围岩松动圈的裂隙，使冒落区松散岩石粘结在一起，提高围岩的整体承载力，从而能有效的控制巷道顶板。在不含水煤岩层中注射马丽散时其膨胀倍数为24倍，成品抗压强度达2538 MPa；马丽散遇水发生关联反应其膨胀倍数可达2025倍，成品抗压强度为1525MPa。马丽散固化反应快，05 h内可达到设计强度；且使用时操作简便。1.3罗克休泡沫性能罗克休泡沫由树脂和强催化剂两种成分组成。泡沫反应迅速，常温下2030 s即可反应完毕，且具有高膨胀性，膨胀后体积为原体积的2530倍，硬化时间短，20 min后抗压强度可达02 MPa左右，具有较好的抗水性能，能够很好地充填冒顶空间，形成对冒顶区上部破碎岩体的控制，临时阻止巷道围岩的运动。2 冒落区整治方案根据现场地质条件及冒落情况，确定第一步用ZDY-1300S型全液压钻机向冒空区钻孔（钻孔75mm）注罗克休泡沫充填，进一步阻止围岩运动。第二步往冒顶迎头区域顶、帮注入高抗压强度的马丽散，对巷道周围黄泥层固化形成整体。第三步全断面清理冒落黄泥距冒顶区5m后，改为只清理巷道两帮各1m宽及顶部1.8m，巷道留核心土（待通过冒顶区后清理）。第四步掘进支护方式为打撞楔、超前导硐施工。2.1注浆加固处理冒顶区通过对地质、冒落量等因素分析，冒落高度大概为710m，在冒顶区向后退17米，以倾角+26，用ZDY-1300S型全液压钻机向冒空区钻孔（钻孔75mm），钻孔无回流水即表明钻入冒空区。利用钻孔向冒空区内注入罗克休，注罗克休时，树脂和强化剂以4:1的比例混合，注射体积可根据冒空体积的1/25计算。冒空区充填结束后，再向冒顶迎头顶板、两帮施工钻孔注马丽散超前加固围岩，保障巷道穿冒顶区围岩达到一定的抗压强度，支撑住上部岩层下沉及充填罗克休的重力。注浆加固处理部位见图。2 .2冒顶区巷道的再次掘进与巷道支护冒顶区注浆加固充填后，清挖巷道冒落黄泥至冒顶区35m时，施工超前导硐只对巷道两帮两帮各1m宽及顶部1.8m清理，巷道留核心土。巷道清理接近冒落区时架钢棚支护，沿钢棚顶梁上部采用2寸3m长的钢管，间距300400mm，向上倾角1015打撞楔超前支护。控制住顶板后，采用超前导硐留核心土，人工风镐掘进0.5m后即架钢棚，钢棚外沿上铺直径6mm的钢筋焊网，并用8#槽钢接顶背帮，内沿再挂一层钢筋网，然后在喷浆，喷浆厚度要覆盖内沿钢筋网并且超出钢棚内沿不小于3cm（实际喷浆厚度达到了220mm）。掘进中坚持采用打撞楔、超前导硐施工法，循环进尺为0.5m，棚距为0.5m，执行“一掘一喷”，撞楔超前支护顶板不小于1.5m。3 结论（1）黄泥层冒顶处理较为复杂。黄泥层内马丽散注浆不如岩石内注浆效果明显，施工中要考虑具有针对性的巷道初支护方式、掘进工艺。（2）冒落物清理接近塌方地点及塌方内支护掘进时，必须坚持人工清挖，严禁放炮或机械开挖，避免对围岩的震动。（3）在超前撞楔对顶板的支撑掩护下，采用小断面超前导硐施工法，人工清挖顶部后，及时用带帽木点柱支护顶板，然后从上到下刷导硐两侧的拱部，随刷大随架设纵梁，最后开挖两帮架