連續(xù)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造段平硐開拓施工技術(shù)研究

連續(xù)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造段平硐開拓施工技術(shù)研究摘要：龍門峽南煤礦+300m主平硐在施工過程中先后遇到涌水段、黃泥段、陷落柱、溶洞、巖溶裂隙帶等特殊地質(zhì)構(gòu)造，掘進(jìn)進(jìn)度慢、安全威脅大，嚴(yán)重制約礦井建設(shè)進(jìn)度。通過采用物探、鉆探相結(jié)合的手段進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)，釬探進(jìn)行驗(yàn)證，為通過特殊地質(zhì)段提前做好防范措施奠定基礎(chǔ)。在陷落柱和黃泥段運(yùn)用矸石換填及時(shí)機(jī)械出矸，確保出矸暢通，利用“短掘短支”技術(shù)，確保支護(hù)可靠，施工進(jìn)度提高。關(guān)鍵詞：連續(xù)過特殊地質(zhì)段；預(yù)測預(yù)報(bào)；快速通過研究背景龍門峽南煤礦+300m主平硐在強(qiáng)含水層內(nèi)施工，巷道所穿越地層有:新四紀(jì)侏羅系自流井組（J1-2z）、珍珠沖組（J1zh），三疊系須家河組（T3xj）、雷口坡組（T21）、嘉陵江組（T1j）、飛仙關(guān)組（T1f），二疊系長興組（P2c）、龍?zhí)督M（P2l）和茅口組（P1m）地層。除新四紀(jì)侏羅系自流井組（J1-2z）、珍珠沖組（J1zh），m疊系須家河組（T3xj）、飛仙關(guān)組1、3段，二疊系龍?zhí)督M1、3、5段為相對(duì)隔水層外，其余地層均為強(qiáng)含水層。巷道所對(duì)地表巖溶比較發(fā)育，溶蝕現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。+300m主平硐一期工程總長3500m,巖石傾角57?35°左右。研究方案探防水應(yīng)建立在以物探和鉆探為主、釬探為輔的水害條件探測技術(shù)基礎(chǔ)上，與此同時(shí)，對(duì)大氣降水和井下巖溶或其他易突水點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，結(jié)合對(duì)+300m主平硐已有水文地質(zhì)資料的分析進(jìn)行長期性區(qū)域突水威脅預(yù)測和短期局部突水預(yù)報(bào)，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，采取物探、鉆探等多種探測手段進(jìn)行綜合探測，對(duì)各易發(fā)生突水點(diǎn)選擇實(shí)施或疏放、或封堵的綜合防治措施。在施工巷道掘進(jìn)之前，還應(yīng)采取一定的檢驗(yàn)措施（此處主要采用釬探的方式），對(duì)治理效果進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)施工高位避災(zāi)硐室，設(shè)立避災(zāi)路線、建立緊急處理預(yù)案等安全措施，健全針對(duì)重大水害威脅實(shí)施的“監(jiān)測預(yù)報(bào)，防探結(jié)合，治理檢驗(yàn)，綜合防護(hù)”的綜合防治水技術(shù)措施體系。預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)研究預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)+300m主平硐各特殊地質(zhì)段采用美國勞雷公司SIR-20多通道透視雷達(dá)超前探測圍巖與含水層水體等情況，兩施工作業(yè)點(diǎn)的物探方式為無斷距（保證超前巖柱10m）。使用該設(shè)備物探的探測精準(zhǔn)度達(dá)80%以上，能夠滿足施工的需要，再根據(jù)物探情況進(jìn)行鉆探進(jìn)一步提高預(yù)測精度。2010年11月23日早班，+300m主平硐里程K0+878m磧頭情況顯示頂部為灰色薄層狀含云灰?guī)r及灰質(zhì)泥巖，底部為黃灰色薄至中厚層狀白云巖，刀砍紋發(fā)育，具連續(xù)水平層理，淋雨?duì)罨蛴苛鞒鰻畛鏊４舜挝锾讲贾萌龡l勘探線，勘探線采用往返探測，控制磧頭長度21m。經(jīng)探測，物探15?17m內(nèi)信號(hào)波發(fā)生變化，由此可以推斷，物探控制范圍內(nèi)，15?17m的地段存在地質(zhì)異常，但其信號(hào)波變化幅度不大，預(yù)計(jì)為一些小的巖溶裂隙所致，掘進(jìn)至該段異常區(qū)附近時(shí)需加強(qiáng)探防工作。根據(jù)物探預(yù)測，在該段進(jìn)行了鉆探(3#鉆場鉆孔終孔為80m,4#鉆場終孔為20m)以對(duì)前方水文地質(zhì)進(jìn)行控制，見下圖。結(jié)合物探及鉆探成果，成功預(yù)測并安全揭露出+300m主平硐涌水段裂隙(揭露時(shí)涌水量達(dá)600m3/h)。預(yù)測預(yù)報(bào)結(jié)果2010年5月至2013年1月，使用該種預(yù)測預(yù)報(bào)方案分別準(zhǔn)確預(yù)測了主平硐黃泥段(K1+270m?K1+296m)、1#陷落柱(K1+330m?K1+373m)、2#陷落柱(K1+402m?K1+469m)、1#巖溶裂隙帶(K1+736.5m?K1+754.2m)、2#巖溶裂隙帶(K1+774.9m?K1+806.6m)、2#溶洞(K1+845.3m?K1+863.0m)、2#底板冒水(K3+020m)等多個(gè)特殊地質(zhì)段。其揭露情況如下：(1)涌水段：位于雷口坡組三段白云質(zhì)灰?guī)r中，起止里程為+881?+998m,主平硐揭露段距地表高差為254.82?277.99m,該段巖性為白云質(zhì)灰?guī)r，揭露該段時(shí)涌水，涌水量600?1500m3/h,經(jīng)數(shù)天的疏干排泄，已基本無水，現(xiàn)下雨天會(huì)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，涌水量10?50m3/h。由此說明該段過水通道已導(dǎo)通地表，將地表水引入坑道之中，該涌水段涌水量隨大氣降水的增大而增大。（2）黃泥段：位于雷口坡組二段白云質(zhì)灰?guī)r中，起止里程為+1270?+1296m,主平硐揭露段距地表高差為248.85?262.95m,該段巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，粉晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，礦井揭露該段時(shí)，巖溶裂隙中夾大量黃泥，伴隨較小涌水，涌水量為3m3/h,下雨天涌水量為5m3/h。該段的左幫有兩處巖溶裂隙水以股壯形式流出，實(shí)測涌水量為0.27?0.39m3/h,由此說明該段巖溶裂隙已導(dǎo)通地表，將地表水引入坑道之中，主平硐該涌水段涌水量隨大氣降水的增大而增大。（3）1#陷落柱：位于雷口坡組二段與雷口坡組一段白云質(zhì)灰?guī)r中，起止里程為+1330?+1373m,主平硐揭露段距地表高差為219.67?238.38m,該段巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，粉晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r。探水鉆孔在鉆進(jìn)至里程1330m處揭露該陷落柱，見黃泥、風(fēng)化碎塊狀巖石，巖石裂隙面有水蝕跡象，揭露時(shí)涌水量為20m3/h,經(jīng)數(shù)天的疏干排泄,已基本無水。說明該巖溶陷落柱封閉性良好,有一定的儲(chǔ)水能力,但水的補(bǔ)給來源小,對(duì)主平硐無影響。（4）2#陷落柱：位于雷口坡組一段及嘉陵江組四段鹽溶角礫巖中，起止里程為+1402?+1469m,主平硐揭露段距地表高差為204.52?212.3m,揭露該段時(shí)，為大量黃泥夾雜極破碎灰?guī)r，少量淋水，該段的右?guī)陀幸惶帋r溶裂隙水以股壯形式流出，實(shí)測涌水量為0.70m3/h。由此說明該巖溶陷落柱封閉性較好，儲(chǔ)水能力較強(qiáng)，且塌陷裂隙已導(dǎo)通地表。此段采用11#礦工鋼C20噴砼，D=190mm,砌碹支護(hù)，D=300mm,底板C25現(xiàn)澆鋼筋砼，D=400mm,鋼筋：？準(zhǔn)22@300mm,?準(zhǔn)16@200mm支護(hù)，2011年5月發(fā)現(xiàn)其底板有底鼓現(xiàn)象