新田矿主斜井过溶洞支护方式研究

1、新田矿主斜井过溶洞支护方式研究【摘要】新田矿井属全国规划十三个大型煤炭基地云贵基地黔北矿区黔西区规划工程,也是“西电东送配套供煤矿井,2022年列入贵州省重点工程工程,于10月1日进展了正式开工,目前正在井筒建立期间,预计2022年4月建成投产。【关键词】新田矿斜井一、根况新田矿井位于黔西县城北东部,属甘棠乡管辖。探矿权井田东西长约8k,南北宽约4.6k,面积35.92k2,全井田内,获得的煤层硫分3%的查明资源总量(含断层煤柱)为22556万t。按设计,新田矿井工业场地位于长坡西北部,采用斜井单程度开拓方式,初期设主、副、回风斜井3个井筒,工业场地分台阶、分区布置,其中主斜井井口标高+123

2、4,井筒倾角1445,采用半圆拱形断面,断面净宽4.4,净断面14.62,斜长1467,担负全矿井的煤炭运输、人员运送、辅助进风等任务。副斜井井口标高+1234,井筒倾角1730,采用半圆拱形断面,断面净宽4.8,净断面17.22,斜长1235,担负全矿井的辅助运输和进风任务。回风斜井井口标高+1271,井筒倾角20,采用半圆拱形断面,断面净宽5.0,净断面18.32,斜长1181,担负全矿井的回风任务,一期开采程度标高为+865,投产时井巷工程量15236/1898423,其中瓦斯底抽巷3700。矿井一期建立总资金为59334.37万元,效劳年限70.7a,投产井巷工程量15236/1898

3、4213,其中瓦斯底抽巷3700,工广占地27公顷,矿井建立工期42个月。二、矿井地质特征1.地形地貌矿区地处贵州高原西北部,系黔西北高原过渡带,属溶蚀-剥蚀山地地貌,以中山为主,地形地貌受区域性地质构造和岩性控制,常以馒状山和洼地相间分布,部分茅草铺组“戴帽的山顶形成有悬崖峭壁,总体上地势具“北西高、南东低之特点,高差一般在100-200之间,地形坡角一般15-35,低凹平缓地带地形坡角在10以下。矿区内最高点位于西部马鞍山东侧山顶,海拔1462.9;最低点为长坡北西侧的平缓地带,海拔1159.3,相对高差最大达303.6。2.地层矿区内仅发育沉积岩,无岩浆岩分布。出露地层由老至新有:三叠系

4、下统夜郎组玉龙山段上部、九级滩段、茅草铺组及第四系。下三叠统夜郎组玉龙山段下部、沙堡湾段、二叠系上统长兴组、龙潭组及下统茅口组,均未出露。3.主斜井筒穿过地层概述主斜井穿过的地层从老到新有龙潭组、长兴组、夜郎组沙堡湾段、玉龙山段、九级滩段及第四系。各井筒穿过各地层的斜长间隔 分述如下。(1)0-66表土层为九级滩段上亚段钙质泥岩风化后的堆积层或冲积层。(2)66-160为九级滩段中亚段灰岩和泥灰岩,中上部岩溶裂隙发育。(3)160-277为九级滩段下亚段钙质泥岩夹泥灰岩。(4)277-784为玉龙山段(t1y2-2)为石灰岩,厚约126,该亚段属非饱和的岩溶裂隙含水层,溶洞及裂隙发育。(5)在

5、1124遇f5断层,该断层长约3.2k,落差30-50,出露地表,由井筒检查3#、b3#孔控制,该断层切割九级滩中段、玉龙山、龙潭级长兴灰岩、茅口灰岩等强含水层,断层导水性较强。(6)784-1161为下覆玉龙山段(t1y2-1)泥质灰岩、泥灰岩、钙质泥岩互层,间夹2层灰岩,厚13。见灰岩蜂窝状溶孔和裂隙,属层间裂隙含水层,富水性较弱。(7)1161-1222为沙堡湾段(t1y1)钙质泥岩,中下部夹石灰岩薄层,平均厚19,富水性较弱,为相对隔水层。(8)1222-1293为长兴组(p2)灰岩,约厚34,检4孔抽水结果:q=0.006322l/s,k=0.0003787/d,涌水量5-102/h

6、;漏水钻孔(503、601)集中在井田东北部,漏水水位标高为1199-1174,即南高北低;富水性中等,为层间裂隙含水层。(9)在1293开场进入龙潭组(p2l)煤岩系地层,厚131。三、岩溶发育状况主斜井在265九级滩段下亚段泥灰岩开场遇岩溶发育破碎带,裂隙节里发育,内充填密实的黄泥,并夹有比拟风化的块石;在294-297揭露一空溶洞,该溶洞斜切井筒轴线呈120度夹角向巷道右帮延伸,在左帮宽约0.2米向右跨度逐渐增大,在巷道右帮跨度达3,底板深度在20米以上,顶板看不见顶,溶洞呈剧齿状发育,两壁潮湿,有水珠,巷道左帮溶洞两壁是微风化的灰岩,夹黄泥。(详细见图1)四、施工方案研究根据井筒实际揭

7、露的岩溶发育情况,选择有全断面锚网喷支护、全断面钢筋混凝土浇筑、部分锚网喷+29#u支架+底板铺钢轨钢筋混凝土浇筑结合支护三种方案,全断面锚网喷,底板铺100的素混凝土,存在的缺乏有:(1)底板无法通过,如用工作面掘进的矸石回填,有可能堵塞下面通道,如雨季大气降雨的雨水经过该溶洞无法流走时,将对巷道产生很大影响,严重威胁着矿井以后的消费。(2)对巷首右帮、顶部空洞无法处理。(3)左帮为风氧化较为严重的灰岩夹黄泥,锚杆锚固力达不到设计标准要求,达不到平安要求。全断面钢筋混凝土浇筑,存在的缺乏是工期较长,经类似工程施工,方案需要15天,影响施工进度,另外一个是巷道顶部浇筑是一个薄弱环节,振动搅拌不

8、均匀,强度达不到设计要求。部分锚网喷+29#u支架+底板铺钢轨钢筋混凝土浇筑结合支护,存在的缺乏主要是工序较复杂,优点是:(1)在支护方式上选择锚网与29#u支架是比拟合理的,锚网支护为主动支护,29#u支架是被动支护,把两种支护方式有机的组合为一个整体,无形之中增强了巷道的支护强度,满足巷道效劳年限长的要求。(2)在施工工序上确保施工人员平安,采取锚网喷作为临时支护,有效防止冒顶和片帮伤人的现象。(3)施工进度有保障,铺底、架棚与掘进可平行作业,施工锚杆、架棚、喷浆工艺简单,施工速度快。(4)在保障施工平安的同等条件下与钢筋混凝土浇筑施工,可降低工程造价。因此,合理的选择支护方案优为重要,一

9、是考虑现场的施工平安和工期考核。二是考虑巷道的永久效劳年限及施工质量,经过以上三个方案比照分析,采用部分锚网喷+29#u支架结合支护+底板铺钢轨钢筋混凝土浇筑的方式过此溶洞比拟优越。五、施工工艺根据实际揭露溶洞发育情况及支护形式要求,该溶洞影响巷道的正常掘进,给人员施工带来一定的平安,经研究决定,首先用圆木对巷道揭露的溶洞口进展封闭,防止施工人员坠入溶洞内,并要求进入工作面人员均须配带平安带,保障人员平安;施工考虑从巷道左帮先施工,掘进3-4,进展锚网喷支护后,再反掘右帮,对右帮溶洞两侧进展切凿,刷帮至掘进断面尺寸要求,再用22kg/的钢轨密集排列,横空加在巷道底板上,做成钢轨道假底,然后架2

10、9#u钢支架,溶洞后面绑扎密实的钢筋,喷射混疑土进展永久支护,最后采用14#单层钢筋网浇筑300厚混疑土对巷道底板进展永久支护。即支护方式为全断面锚网喷+29#u型钢棚结合支护,底板采用22kg/型轨道铺底+钢筋混凝土浇筑:锚杆为202000螺纹钢筋树脂锚杆,锚杆间排距800800;钢筋网采用6.0圆钢点焊接制成,网格130130,规格为12002000;支架为29#u型钢,棚距800,棚腿站在底板轨道上;右帮、顶部空洞在支架后交织挂三层钢筋网,使网格到达30-40,喷射的混凝土尽可能的少喷入空洞内,喷射混凝土厚125,标号为20。底板用22kg/型轨道加固:轨道长5,岩巷道方向布置,一根挨一

11、根,延伸到巷道两侧轮廓线外200,并用混凝土充填为一根平面。详细方式为溶洞口用22kg/轨道以排距100的间距排列封闭,轨道长度根据现场实际情况确定(两端轨道跨在实底长度不小于1.5);再采取钢筋混凝土浇筑,混凝土强度为30,钢筋为14的单层钢筋,间排距为200200,浇筑厚度为300(浇筑厚度包含预埋轨道厚度),巷道净断面与原设计保存不变。(详细见图2)施工工序:个人平安防护措施左帮掘进临时锚网支护右帮反掘切凿临时锚网支护铺设底板两侧道轨架u棚挂钢筋网喷射混凝土浇筑钢筋混凝土封闭巷道底板。六、技术经济效益按照部分锚网喷+29#支架+底板铺钢轨钢筋混凝土浇筑结合支护方案施工,已平安顺利穿过该溶洞,获得了良好的经济效益。1.通过这两个月的观察,没有发现该段支护有开裂、变形、底板下沉的迹象,大气降雨时,也没有雨水浸入的现象,说明此方案上可行的,质量是有保障的。2.采取了本方案施工与钢筋混凝土浇筑施工,按本矿同等条件下,钢筋混凝土单价约为3万元,部分锚网喷+29#u支架单价为约0.238万元,每单价直接节约0.62万元,5共节约3.1万元。3.根据现场实际情况,加强现场管理,精心组织施工,仅用了一周的时间就平安顺利的穿过了该溶洞,比原方案缩短了3天,也比钢筋混凝土浇筑