【文章內容簡介】 地質條件分析，礦床主要充水因素有：P2c+l弱裂隙含水層的直接充水；T1k裂隙含水層通過導水裂隙滲入；老窯積水及其煤層淺部破壞區(qū)的突水；地表水體通過直接充水含水層或間接充水含水層的滲入；斷裂帶的影響，致使個舊組灰?guī)r巖溶含水層與主含煤段直接接觸，構成礦床底板充水含水層，并是礦床充水的主要因素。斷裂帶溝通地表水和充水含水層的聯(lián)系，對礦床進行充水。開采后產生導水塌陷裂隙和地表移動帶拉張原有的斷層帶或裂隙，致使地表水下涌，并連通各含水層的通道，最終潰入坑道，形成礦井疏干，改變天然流場。瓦斯、煤塵、煤層自燃和地溫㈠ 瓦斯瓦斯涌出量預測及瓦斯等級確定根據云南銘立隆地質礦業(yè)有限公司2007年8月提交的《云南省富源縣鑫龍煤礦勘探報告》，設計根據AQ10182006標準，采用分源法對礦井瓦斯涌出量進行了預測： m3/t。預測為高瓦斯礦井。煤與瓦斯突出危險性根據《云南省富源縣鑫龍煤礦有限公司鑫龍煤礦煤與瓦斯突出災害評估報告》評估結果，在鑫龍煤礦MMMMM9煤層+1300m標高以上范圍內：MMMMM9煤層各單項指標見表1—4—8（評估煤層突出危險性單項指標測定結果匯總表）。鑫龍煤礦MMMMM9煤層單項指標沒有全部達到或超過突出危險性單項指標臨界值，根據《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、AQ10242006《煤與瓦斯突出礦井鑒定規(guī)范》相關規(guī)定及鄰近礦井的實際情況，評估認為鑫龍煤礦+1300m標高以上范圍MMMMM9煤層為非煤與瓦斯突出煤層，礦井可按非煤與瓦斯突出礦井設計。㈡ 煤塵爆炸性勘探報告對MMMMM9煤層各采取煤樣1件，共5件，送中國煤炭科學研究院重慶分院進行測試，測試結果：煤層火焰長度為10～50mm，抑制煤塵爆炸最低巖粉比例為35～85％，煤塵均具有爆炸性危險性。㈢ 煤的自燃傾向性根據煤的自燃傾向性試驗，共采取樣品12件，MM5煤層各3件，MMM9煤層各2件，送中國煤炭科學研究總院重慶分院對各主要可采煤層的著火溫度（℃）進行測試。測試結果：氧化樣的著火溫度352～381℃，還原樣著火溫度358～396℃，ΔT在6～19℃間，一般8～18℃，各主要可采煤層的自燃傾向性等級均為Ⅲ級，即不易自燃（具體詳見表1—4—10）。㈣ 地溫區(qū)內所施工的鉆孔除302號鉆孔外，其它鉆孔均開展了簡易測溫工作。距最末一次循環(huán)井液8小時后，℃（501孔，井深301m處），表明區(qū)內不存在高溫異常區(qū)。第二章 井筒過軟巖破碎地質帶支護技術方案一、概況說明富源縣鑫龍煤礦為基建礦井，目前主斜井掘進81m，副斜井掘進70m，均為地質破碎帶。根據現(xiàn)場已掘、支段實際開挖情況來看，主斜井、副斜井在進硐后施工巖性均以松軟碎裂膨脹型泥質粉砂巖為主的松軟破碎帶，且局部地段伴有淋水現(xiàn)象，而此類巖體親水性強、膨脹率高、膨脹壓力大、強度低、崩解性強，在進行現(xiàn)澆砼澆筑時，易發(fā)生垮塌，影響現(xiàn)澆砼質量；又由于拱架設好后，不宜暴露時間過長，必須及時封閉，否則也易發(fā)生垮塌?？傊?，在此類巖體中開掘巷道整體穩(wěn)固性較差，若支護不當，后期返修率較高、返修費用較高。為了保證礦井工程質量、施工安全及滿足投產使用期限的要求，此方案特針對主斜井、副斜井井筒過地質破碎帶、斷層帶及煤門支護方式，擬提出如下支護方案，力爭在技術上可行、安全上可靠、經濟上合理：二、支護設計理論 （一）、松軟破碎巖體中巷道失穩(wěn)，破壞機理在巖體中開掘巷道后，改變了原巖體在地下的三軸向應力平衡狀態(tài)，地應力重新調整，在巷道周邊產生應力集中，周邊圍巖在集中應力作用下向巷道的空間內移動，產生應變。對松軟破碎巖體來說，圍巖由于二次應力大于該巖體的極限強度，使用圍巖產生塑性變形和流變變形，從而使巖體的強度下降，全部或部分喪失巖體自身承載能力。我們知道，巷道支護是指包括支護體與巷道周圍巖體的支承作用在內的聯(lián)合支承系統(tǒng)。在松軟破碎巖體中，支護結構系統(tǒng)的承受載荷Pu與巷道圍的自身承載能力σd，又有如圖1所示的關系。由于松軟破碎巖體變形具有明顯的時間效應，且初期變形劇烈若采取傳統(tǒng)支護方式，支護結構系統(tǒng)隨時被稚移，在載荷作用下，支承能力遂漸降低，而圍巖的自身承載能力σd也要降低，與此同時支護結構系統(tǒng)承受的載荷Pu增大，這樣又引起圍巖自身承載能力σd降低，隨之Pu又增大，當支護系統(tǒng)承受的裁荷超過支護系統(tǒng)本身所能承受的載荷時，支承系統(tǒng)產生破壞，造成巷道片冒坍塌。圖1 支護結構載荷與巷道圍的自身承載能力曲線（二）巷道支護技術對策根據松軟破碎巖體的力學特征及巷道失穩(wěn)破壞機理，以及現(xiàn)場實踐，可以從以下三個原則入手，來確定支護方案。封團圍巖原則。對于易風化和遇水膨脹的松軟破碎巖體，應在巷道開掘后盡早維護，一般在圍巖表面噴射一薄層混凝土，封閉圍巖，防止同空氣、水接觸，這樣不僅能避免圍巖風化、膨脹，同時還可以避免片冒情況的發(fā)生，保證安全生產。噴射混凝土厚度根據實踐，一般為20~30mm，總的原則是不宜過厚，但又必須封閉住圍巖。因為松軟破碎巖體具有流變的特點，如果混凝土層過厚，則會具有一定的剛性，限制了圍巖的適度形變，進而產生圍巖壓力增高點，破壞噴層，使圍巖暴露于空氣中，失去封閉作用。加固巖體原則。由于松軟破碎巖體節(jié)理，裂隙，層理發(fā)育，斷層交錯，呈松散和松軟結構，巖體強度低，因此必須加固圍巖，改變巖體結構，提高巖體的整體性，調整巷道周圍的應力場和圍巖的力學特征，把作用在支承系統(tǒng)上的外力盡可能地轉移到圍巖的更深處，同時，使巷道周圍的巖體從載荷轉化為承載結構的一部分，提高圍巖的自身承載能力。（1）、注漿加固。松軟破碎巖體的穩(wěn)定性主要取決于巖體內磨擦角和巖體結構面。巖體注漿后，由于漿液的網絡膠結作用，增大了巖體的內磨擦角，不僅增加了結構面間的磨擦力，又改善了巖體的連續(xù)性，使應力均勻分布，避免應力集中。另外，注漿還能使巖體的彈性模量增大，相對地降低了巖體的塑性，圍巖塑性變形范圍縮小，注漿一般有水泥漿和化學漿液，后者普遍應用的為聚氨酯材料，注漿需要有注漿專用設備。（2）、錨桿擠壓加固作用。在松軟破碎巖體中安裝錨桿，即構。成了錨桿一一圍巖支擴體系，使本采松軟的沒有多大聯(lián)結力的巖塊之間，借助于擠壓和磨擦力而加強彼此的聯(lián)結，從而提高了巖體強度。另外，錨桿的加固作用，使圍巖由二向受力狀態(tài)，變?yōu)槿蚴芰顟B(tài)，圍巖的殘余強度也相對地提高了。由于井下圍巖經常是在殘余強度的條件下，承擔載荷的。所以說提高了圍巖的自身承載能力。近些年，由于高強度、超高強度錨桿的研制，在松軟破碎巖體中施工巷道時，可以得以應用，既保證錨桿發(fā)揮懸吊軟巖層的作用，又可以使錨桿與巖體之間形成的擠壓加固拱厚度增加，進而提高圍巖的強度。讓壓緩沖原則。在松軟破碎巖體中掘進巷道時，圍巖處在二向應力的調整中，圍巖向井巷空間移動，圍巖壓力通過圍巖形變得以釋放。不允許圍巖壓力釋放是不可能的，單純采用立即封閉的剛性支護是有害的。剛性封閉支護往往因圍巖壓力釋放而招致變形壓力的破壞。桃山礦二井450環(huán)行車場，300軌道石門在過松軟破碎帶時先采用封閉碹體支擴，最終導致碹體開裂，巷道被推垮即為例證)。為適應井巷既有支護又不能硬抗的要求，可以考慮選取“讓—支”結合的支護方式，保證既能提供一定的支護抗力，限制圍巖大幅度塑性流變，又允許圍巖有一定的應變，釋放壓力，從而減少作用在支擴上的載荷。（三） 松軟破碎巖體中巷道支護的確定依據以上所述松軟破碎巖體中巷道支護的原則，以及實踐中所得經驗。目前能符合要求的支護方式有以下兩種：注漿—錨網噴支護。對于節(jié)理、裂隙、層理，斷層發(fā)育的圍巖體，通過向巖體內注漿，可以使巖體中產生網絡膠結作用，提高圍巖的整體性：錨桿的應用，可以在圍巖體的一定范圍內形成一個受擠壓的承載環(huán)(擠壓加固拱)，從而使巖體強度提高，金屬網與噴漿聯(lián)合可以增加噴體的抗拉強度，而錨桿本身在承載過程中有10％~15％的伸長量，金屬網與噴漿組成酌聯(lián)合體又具有一定的柔性，故在松軟巖層中既可以起到緩沖壓力的作用，同時又具有封閉。圍巖和支護巖體的功效。U型鋼可縮支架加噴混凝土支護。U型鋼支架具有可縮性，且混凝土噴層初期具有較大的塑性形變，二者的特性允許圍巖在地應力作用下作適量的收斂變形。當U型鋼支架可縮性喪失時，即變成強力鋼性支護，最終既達到了釋壓的目的，又起到了支護圍巖的作用。一般在易風化，膨脹的圍巖中使用這種支護方式。三、支護技術方案 （一）、方案一：超前管棚+格柵拱拱架+錨網+C25噴射砼； 支護設計及支護材料（1）支護方式采用超前管棚+格柵拱拱架+錨網+C25噴砼支護方式，格柵拱拱架間距為600mm（中對中）布置，格柵拱拱架主筋采用216。 22螺紋鋼，箍筋、連接筋采用216。10圓鋼；，L=3000mm，間距為300mm，每1200mm為一循環(huán)（根據現(xiàn)場實際情況，可對管棚數量進行適當調整）；216。20L=2000mm樹脂錨桿排距為600mm，每排7根；*1000mm，網格100*100mm，搭接100mm，單層滿鋪，布置在格柵拱外邊緣，使用鐵絲綁扎。216。22L=3000mm連接筋（216。22螺紋鋼制作）間距為1000mm，一圈布置11根，循環(huán)搭接長度為660mm，C25噴射砼厚度為350mm。（2）嚴格按照短掘短支的單行作業(yè)方式，先拱后墻支護方法進行施工，（根據圍巖穩(wěn)定情況，可適當調整循環(huán)進度），確保短掘進強支護：采用履帶裝渣機出矸的施工方法。（3）架設格柵拱時采用先拱后墻方式，待開挖達到設計尺寸后立即對頂板進行格柵拱拱部安裝及錨網支護；施工過程中在安裝好的格柵拱拱部120176。范圍內使用216。32超前管棚對巷道頂板進行超前支護。之后進行墻部的開挖，后續(xù)安裝格柵拱拱腿及固定格柵拱；當完成以上事宜時，進行初噴（200mm）。最后進行基礎開挖，先開挖左側基礎，左側基礎寬350mm，高300mm，開挖成型之后，馬上噴砼封閉；再開挖右側基礎，右側基礎寬350mm，高300mm；開挖成型之后，馬上噴砼封閉；基礎工作完成后，在進行下一循環(huán)工作。附圖1 超前管棚+格柵拱拱架+錨網+C25噴射砼支護設計圖施工工序及工藝流程 施工過程中應按照：開挖拱部安裝格柵拱拱部打錨桿對格柵拱拱部進行固定打超前管棚開挖墻部墻部格柵拱安裝并使用螺栓將格柵拱連接緊密及固定初噴200mm混凝土開挖左側基礎噴砼開挖右側基礎噴砼進入下個循環(huán)長度達到6m時進行永久噴砼（噴砼150mm），具體施工如下：開挖1）不管是人工開挖還是炮掘開挖，在施工前必須進行測量放線，畫出開挖輪廓，將開挖輪廓線誤差控制在設計及規(guī)范允許的0—150mm范圍內；2）開挖需要放炮的按照光面爆破要求進行布眼，嚴格控制周邊眼間距、采用間隔裝藥結構；3）嚴格按照施工技術交底中的炮眼布置圖進行布眼、裝藥結構裝藥。格柵拱拱架安裝格柵拱拱架采用現(xiàn)場加工、現(xiàn)場拼裝的施工方式施工；格柵拱安裝時必須用螺栓將對接位置鎖緊，然后再進行角度調整，通過中腰線嚴格控制格柵拱架設。格柵拱拱腿必須立在混凝土基礎上。格柵拱架設時按照600mm（中對中）間距布置，在永久支護之前格柵拱之間使用φ22L=3000mm螺紋鋼作為連接筋，連接筋一圈為11根，連接筋和格柵拱使用鐵絲綁扎牢固，使之形成一個整體，連接筋循環(huán)搭接為660mm，使用鐵絲綁扎。錨桿施工1)、錨桿采用φ202000mm螺紋鋼筋樹脂錨桿，每排7根，每根錨桿用2節(jié)錨固劑，錨桿排距為600mm；φ6,5鋼筋網片（規(guī)格1000mm*2000mm）單層滿鋪并搭接100mm，鋪設在格柵拱外表面，初噴砼厚度為200mm，永久支護噴砼為150mm，噴砼強度為C25。2)、錨桿垂直巷道輪廓線布置，錨桿托盤必須緊貼格柵拱，錨桿外露長度為2050mm。3)、采用MFT150風動錨桿機打錨桿眼，錨桿孔打好后，用錨桿將樹脂藥輕輕送入眼底，再用錨桿機進行攪拌，攪拌時間為2030s凝固后退下錨桿機，15min后將螺母擰緊，要求托板貼緊格柵拱，確保支護效果，避免頂板離層。4)、錨桿必須嚴格按照規(guī)程規(guī)定，找好中線，畫出工作面錨桿眼位置，排間距誤差為177。100mm。5)、錨桿要求與巖層層面或巷道周邊輪廓線垂直，嚴禁出現(xiàn)順層錨桿。6)、托板緊貼格柵拱。7)、進行永久支護前，必須先延好中腰線，確保巷道斷面達到設計要求。8)、錨桿眼的方向、長度、角度及錨桿眼位置必須符合施工設計要求。9)、打錨桿的順序為由頂到幫、由外往里進行。10)、打錨桿眼前，必須先對打眼工具、風水管路進行全面仔細檢查。11)、鉆眼時，鉆桿下方不得有人，扶鉆桿人員要避開眼口方向，站在錨桿機（風鉆）側面操作，兩腿前后錯開，腳踏實地。12)、鉆眼時，鉆桿與鉆眼方向要保持一致，用力要均勻適當，升降要平穩(wěn)，以防折斷鉆桿、夾釬。13)、因圍巖破碎造成錨桿外露過長時，必須重新補打錨桿。14)、安裝錨桿前，先用錨桿裝入孔內試探其深度是否達到要求，若是眼孔深度不夠，必須重新鉆孔使其深度達到設計要求。 超前管棚 1）、超前管棚管棚采用216。3長度3000mm鋼管制作，間距為250mm，每1200mm為一循環(huán)，每排23根。 2）、超前管棚施工傾角為20。，端頭外露必須搭在格柵拱上，且外露長度根據實際情況而定。 噴射砼施工