缩略图
Liberal Arts Research

五里堠矿15煤巷道淋水段治理及围岩控制技术研究

作者

张泽林 崔小康 靳志勇 阮鑫威

1、山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司,山西左权 2、华北科技学院,河北廊坊

五里堠煤15 煤层顶板均为太原组 K5 砂岩含水层以及K4、K3、K2 灰岩裂隙含水层,15 号煤巷道施工过程容易导通顶板含水层,顶板锚索孔淋水进而导致顶板围岩遇水软化,巷道顶板强度低,网兜现象明显。为了提高巷道空间的安全性,结合现场工程地质条件和淋水巷道围岩失稳机理,提出了普通锚索封孔注浆技术,并优化其技术参数,形成淋水区巷道淋水治理工艺和围岩控制技术,维持了巷道围岩长期稳定。

一、巷道淋水段的工程特性分析

一采区瓦斯治理巷(北)采掘施工中破坏或影响的含水层及水体主要为 15 号煤层上部太原组K5 砂岩含水层以及K4、K3、K2 灰岩含水层。地面瞬变电磁资料显示,该巷施工区域无顶板灰岩含水层富水区和采空积水区,DX29 陷落柱仅在K8 砂岩顺层局部富(导)水,上下含水层间存在较小水力联系。因此一采区瓦斯治理巷(北)掘进施工中受顶板水影响较小,局部裂隙发育区域可能造成巷道淋水。同时

巷道顶板砂质泥岩以黏土矿物为主要成分,受到淋水作用容易遇水软化,顶板泥岩内摩擦角和粘聚力也有明显下降,导致锚索锚固剂与钻孔围岩脱离,造成顶板锚索锚固力下降,影响巷道顶板安全稳定。

二、淋水段综合治理与围岩控制技术路径(一)基于水源特征的分区封堵与导排系统

根据北翼淋水段瓦斯治理巷道水源集中、流向明确的特性,要合理规划注浆封堵点及导排水网络,形成“分区控源、导水分流”的防治体系。封堵区用水泥和水玻璃双液浆注浆,利用其高固结性及抗渗性能,填满裂隙结构,堵住渗漏通道。导排系统在外侧铺PVC 高压引水管,靠重力把积水引到巷底集水槽,这样就能有序排水。“点封-线引-面控”保证水流路径可控,容易排出,减轻淋水对围岩稳定性的干扰。各环节要配压力监测仪和流速计,随时掌握封堵效果,及时调整堵排方案,改善治理效能和稳定性。

(二)普通锚索封孔注浆技术设计

根据已有锚索孔环形空间的结构特点,结合普通锚杆/锚索以及中空锚注的注浆施工工艺,提出锚索封孔注浆支护技术,阻断顶板锚索孔的淋水通道,填充顶板锚索孔环形空间和围岩裂隙,实现普通锚索的全长锚固和围岩注浆加固。

施工工艺整体流程:标孔→钻孔→检查钻孔质量→插入锚固剂和锚索→搅拌形成锚固段→推入封孔圈和注浆管→引出注浆管和封堵管,安装锚索梁锁具并预紧→灌入高强度封堵材料→清洗排料管及封堵机具→高压环锚索空间注浆→封孔→系统清洗。

图1 巷道锚索封孔注浆施工工艺

(a)锚固;(b)定位;(c)预紧;(d)封孔;(e)注浆

(三)巷道监测

为了更好地在顶板淋水巷道中应用锚索封孔注浆支护技术,在巷道顶板原有支护条件的基础上选取100m 试验段,进行巷道矿压监测和淋水监测,主要监测内容如表1 所示。

表 1 巷道综合监测内容

三、结束语

根据在五里堠一采区瓦斯治理巷(北)治淋水段实际案例分析得出,距离顶板含水层较近的环境下,要综合考虑到渗水通道治理、围岩加固、矿压监测等多个方面因素开展协同治理工作,并且提出该协同治理技术路线具有较好的适用性与推广意义,能够作为解决顶板淋水软岩巷道安全高效治理的重要理论依据。

参考文献:

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