新田礦主斜井過溶洞支護方式研究

1、新田礦主斜井過溶洞支護方式研究【摘要】新田礦井屬全國規(guī)劃十三個大型煤炭基地云貴基地黔北礦區(qū)黔西區(qū)規(guī)劃工程,也是“西電東送配套供煤礦井,2022年列入貴州省重點工程工程,于10月1日進展了正式開工,目前正在井筒建立期間,預計2022年4月建成投產(chǎn)?！娟P(guān)鍵詞】新田礦斜井一、根況新田礦井位于黔西縣城北東部,屬甘棠鄉(xiāng)管轄。探礦權(quán)井田東西長約8k,南北寬約4.6k,面積35.92k2,全井田內(nèi),獲得的煤層硫分3%的查明資源總量(含斷層煤柱)為22556萬t。按設(shè)計,新田礦井工業(yè)場地位于長坡西北部,采用斜井單程度開拓方式,初期設(shè)主、副、回風斜井3個井筒,工業(yè)場地分臺階、分區(qū)布置,其中主斜井井口標高+123

2、4,井筒傾角1445,采用半圓拱形斷面,斷面凈寬4.4,凈斷面14.62,斜長1467,擔負全礦井的煤炭運輸、人員運送、輔助進風等任務(wù)。副斜井井口標高+1234,井筒傾角1730,采用半圓拱形斷面,斷面凈寬4.8,凈斷面17.22,斜長1235,擔負全礦井的輔助運輸和進風任務(wù)。回風斜井井口標高+1271,井筒傾角20,采用半圓拱形斷面,斷面凈寬5.0,凈斷面18.32,斜長1181,擔負全礦井的回風任務(wù),一期開采程度標高為+865,投產(chǎn)時井巷工程量15236/1898423,其中瓦斯底抽巷3700。礦井一期建立總資金為59334.37萬元,效勞年限70.7a,投產(chǎn)井巷工程量15236/1898

3、4213,其中瓦斯底抽巷3700,工廣占地27公頃,礦井建立工期42個月。二、礦井地質(zhì)特征1.地形地貌礦區(qū)地處貴州高原西北部,系黔西北高原過渡帶,屬溶蝕-剝蝕山地地貌,以中山為主,地形地貌受區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造和巖性控制,常以饅狀山和洼地相間分布,部分茅草鋪組“戴帽的山頂形成有懸崖峭壁,總體上地勢具“北西高、南東低之特點,高差一般在100-200之間,地形坡角一般15-35,低凹平緩地帶地形坡角在10以下。礦區(qū)內(nèi)最高點位于西部馬鞍山東側(cè)山頂,海拔1462.9;最低點為長坡北西側(cè)的平緩地帶,海拔1159.3,相對高差最大達303.6。2.地層礦區(qū)內(nèi)僅發(fā)育沉積巖,無巖漿巖分布。出露地層由老至新有:三疊系

4、下統(tǒng)夜郎組玉龍山段上部、九級灘段、茅草鋪組及第四系。下三疊統(tǒng)夜郎組玉龍山段下部、沙堡灣段、二疊系上統(tǒng)長興組、龍?zhí)督M及下統(tǒng)茅口組,均未出露。3.主斜井筒穿過地層概述主斜井穿過的地層從老到新有龍?zhí)督M、長興組、夜郎組沙堡灣段、玉龍山段、九級灘段及第四系。各井筒穿過各地層的斜長間隔 分述如下。(1)0-66表土層為九級灘段上亞段鈣質(zhì)泥巖風化后的堆積層或沖積層。(2)66-160為九級灘段中亞段灰?guī)r和泥灰?guī)r,中上部巖溶裂隙發(fā)育。(3)160-277為九級灘段下亞段鈣質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r。(4)277-784為玉龍山段(t1y2-2)為石灰?guī)r,厚約126,該亞段屬非飽和的巖溶裂隙含水層,溶洞及裂隙發(fā)育。(5)在

5、1124遇f5斷層,該斷層長約3.2k,落差30-50,出露地表,由井筒檢查3#、b3#孔控制,該斷層切割九級灘中段、玉龍山、龍?zhí)都夐L興灰?guī)r、茅口灰?guī)r等強含水層,斷層導水性較強。(6)784-1161為下覆玉龍山段(t1y2-1)泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖互層,間夾2層灰?guī)r,厚13。見灰?guī)r蜂窩狀溶孔和裂隙,屬層間裂隙含水層,富水性較弱。(7)1161-1222為沙堡灣段(t1y1)鈣質(zhì)泥巖,中下部夾石灰?guī)r薄層,平均厚19,富水性較弱,為相對隔水層。(8)1222-1293為長興組(p2)灰?guī)r,約厚34,檢4孔抽水結(jié)果:q=0.006322l/s,k=0.0003787/d,涌水量5-102/h

6、;漏水鉆孔(503、601)集中在井田東北部,漏水水位標高為1199-1174,即南高北低;富水性中等,為層間裂隙含水層。(9)在1293開場進入龍?zhí)督M(p2l)煤巖系地層,厚131。三、巖溶發(fā)育狀況主斜井在265九級灘段下亞段泥灰?guī)r開場遇巖溶發(fā)育破碎帶,裂隙節(jié)里發(fā)育,內(nèi)充填密實的黃泥,并夾有比擬風化的塊石;在294-297揭露一空溶洞,該溶洞斜切井筒軸線呈120度夾角向巷道右?guī)脱由?在左幫寬約0.2米向右跨度逐漸增大,在巷道右?guī)涂缍冗_3,底板深度在20米以上,頂板看不見頂,溶洞呈劇齒狀發(fā)育,兩壁潮濕,有水珠,巷道左幫溶洞兩壁是微風化的灰?guī)r,夾黃泥。(詳細見圖1)四、施工方案研究根據(jù)井筒實際揭

7、露的巖溶發(fā)育情況,選擇有全斷面錨網(wǎng)噴支護、全斷面鋼筋混凝土澆筑、部分錨網(wǎng)噴+29#u支架+底板鋪鋼軌鋼筋混凝土澆筑結(jié)合支護三種方案,全斷面錨網(wǎng)噴,底板鋪100的素混凝土,存在的缺乏有:(1)底板無法通過,如用工作面掘進的矸石回填,有可能堵塞下面通道,如雨季大氣降雨的雨水經(jīng)過該溶洞無法流走時,將對巷道產(chǎn)生很大影響,嚴重威脅著礦井以后的消費。(2)對巷首右?guī)?、頂部空洞無法處理。(3)左幫為風氧化較為嚴重的灰?guī)r夾黃泥,錨桿錨固力達不到設(shè)計標準要求,達不到平安要求。全斷面鋼筋混凝土澆筑,存在的缺乏是工期較長,經(jīng)類似工程施工,方案需要15天,影響施工進度,另外一個是巷道頂部澆筑是一個薄弱環(huán)節(jié),振動攪拌不

8、均勻,強度達不到設(shè)計要求。部分錨網(wǎng)噴+29#u支架+底板鋪鋼軌鋼筋混凝土澆筑結(jié)合支護,存在的缺乏主要是工序較復雜,優(yōu)點是:(1)在支護方式上選擇錨網(wǎng)與29#u支架是比擬合理的,錨網(wǎng)支護為主動支護,29#u支架是被動支護,把兩種支護方式有機的組合為一個整體,無形之中增強了巷道的支護強度,滿足巷道效勞年限長的要求。(2)在施工工序上確保施工人員平安,采取錨網(wǎng)噴作為臨時支護,有效防止冒頂和片幫傷人的現(xiàn)象。(3)施工進度有保障,鋪底、架棚與掘進可平行作業(yè),施工錨桿、架棚、噴漿工藝簡單,施工速度快。(4)在保障施工平安的同等條件下與鋼筋混凝土澆筑施工,可降低工程造價。因此,合理的選擇支護方案優(yōu)為重要,一

9、是考慮現(xiàn)場的施工平安和工期考核。二是考慮巷道的永久效勞年限及施工質(zhì)量,經(jīng)過以上三個方案比照分析,采用部分錨網(wǎng)噴+29#u支架結(jié)合支護+底板鋪鋼軌鋼筋混凝土澆筑的方式過此溶洞比擬優(yōu)越。五、施工工藝根據(jù)實際揭露溶洞發(fā)育情況及支護形式要求,該溶洞影響巷道的正常掘進,給人員施工帶來一定的平安,經(jīng)研究決定,首先用圓木對巷道揭露的溶洞口進展封閉,防止施工人員墜入溶洞內(nèi),并要求進入工作面人員均須配帶平安帶,保障人員平安;施工考慮從巷道左幫先施工,掘進3-4,進展錨網(wǎng)噴支護后,再反掘右?guī)?對右?guī)腿芏磧蓚?cè)進展切鑿,刷幫至掘進斷面尺寸要求,再用22kg/的鋼軌密集排列,橫空加在巷道底板上,做成鋼軌道假底,然后架2

10、9#u鋼支架,溶洞后面綁扎密實的鋼筋,噴射混疑土進展永久支護,最后采用14#單層鋼筋網(wǎng)澆筑300厚混疑土對巷道底板進展永久支護。即支護方式為全斷面錨網(wǎng)噴+29#u型鋼棚結(jié)合支護,底板采用22kg/型軌道鋪底+鋼筋混凝土澆筑:錨桿為202000螺紋鋼筋樹脂錨桿,錨桿間排距800800;鋼筋網(wǎng)采用6.0圓鋼點焊接制成,網(wǎng)格130130,規(guī)格為12002000;支架為29#u型鋼,棚距800,棚腿站在底板軌道上;右?guī)汀㈨敳靠斩丛谥Ъ芎蠼豢棐烊龑愉摻罹W(wǎng),使網(wǎng)格到達30-40,噴射的混凝土盡可能的少噴入空洞內(nèi),噴射混凝土厚125,標號為20。底板用22kg/型軌道加固:軌道長5,巖巷道方向布置,一根挨一

11、根,延伸到巷道兩側(cè)輪廓線外200,并用混凝土充填為一根平面。詳細方式為溶洞口用22kg/軌道以排距100的間距排列封閉,軌道長度根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定(兩端軌道跨在實底長度不小于1.5);再采取鋼筋混凝土澆筑,混凝土強度為30,鋼筋為14的單層鋼筋,間排距為200200,澆筑厚度為300(澆筑厚度包含預埋軌道厚度),巷道凈斷面與原設(shè)計保存不變。(詳細見圖2)施工工序:個人平安防護措施左幫掘進臨時錨網(wǎng)支護右?guī)头淳蚯需徟R時錨網(wǎng)支護鋪設(shè)底板兩側(cè)道軌架u棚掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土澆筑鋼筋混凝土封閉巷道底板。六、技術(shù)經(jīng)濟效益按照部分錨網(wǎng)噴+29#支架+底板鋪鋼軌鋼筋混凝土澆筑結(jié)合支護方案施工,已平安順利穿過該溶洞,獲得了良好的經(jīng)濟效益。1.通過這兩個月的觀察,沒有發(fā)現(xiàn)該段支護有開裂、變形、底板下沉的跡象,大氣降雨時,也沒有雨水浸入的現(xiàn)象,說明此方案上可行的,質(zhì)量是有保障的。2.采取了本方案施工與鋼筋混凝土澆筑施工,按本礦同等條件下,鋼筋混凝土單價約為3萬元,部分錨網(wǎng)噴+29#u支架單價為約0.238萬元,每單價直接節(jié)約0.62萬元,5共節(jié)約3.1萬元。3.根據(jù)現(xiàn)場實際情況,加強現(xiàn)場管理,精心組織施工,僅用了一周的時間就平安順利的穿過了該溶洞,比原方案縮短了3天,也比鋼筋混凝土澆筑