浅析洛阳常村煤矿浸水巷道的处理方法及注意事

摘　要：洛阳龙门煤业有限公司常村煤矿浸水巷道采用以锚网喷加锚索加固支护为主导，壁后注浆为核心的加固方法处理取得了良好的效果，为常村煤矿下一步的支护设计奠定了很好的基础，为软岩巷道的快速掘进提出了一个新的思路。

关键词：浸水巷道；泥岩;煤线;煤层；锚注加固
1  工程及水文、地质概况
　　常村煤矿-310m水平轨道石门位于井底车场和-310m水平运输大巷之间，设计长度358m。其中双轨石门95m，单轨石门263m。单轨石门设计支护形式为锚网喷，但实际揭露地层围岩松软，锚网喷难以维护，因而变更为锚网喷+29U型钢棚联合支护，随后又依次揭露二2煤和二1煤，二2煤厚约1.1m，二1煤厚约9m，倾角14°~15°，过二1煤层时支护形式为椭圆形全封闭支架。2006年9月2日8点班，在距离迎头26m处的巷道右帮底板（该处有一断层）突然出水，开始涌水量在3m3/h左右，以后逐渐加大，后稳定在85ｍ３/h～100ｍ３/h之间。因当时主排水系统尚未形成（主排水系统约10月19日形成），为避免出水事故给井下生产造成更大的危害，于9月8日8点班，在距离迎头124m处的稳定巷道段施工止浆墙封闭巷道。
　　依据《煤、泥炭地质勘查规范》，本矿井水文地质勘探类型为第三类第二亚类第二型，即以底板岩溶裂隙水充水为主，水文地质条件中等的矿床。根据《河南省洛阳市龙门煤矿偏桥井二1煤层储量核查地质报告》矿井-310m水平正常涌水量为800m3／h，最大涌水量为1600m3／h。
　　-310m水平轨道石门距离地表约500m，地压较大。封闭段单轨石门所穿岩层依次是细砂岩，泥岩，煤线，泥岩，细砂岩，泥岩、二2煤、泥炭、炭质泥岩、二1煤等不稳定破碎岩层、整体稳定性很差，巷道掘出后不久就产生明显变形破坏等失稳现象。
2  出水原因分析
　　根据地质报告分析，二1煤底板主要含水层由深向浅依次为寒武系（奥陶系缺失）灰岩含水层、太原组下段石灰岩含水层（由L1～L4灰岩组成，厚度约13m，含岩溶裂隙承压水）、太原组上段石灰岩含水层（由L7～L9石灰岩组成，厚度约10m，含岩溶裂隙承压水）。根据出水量大约稳定在85ｍ３/h～100ｍ３/h之间可以初步判断该出水点主要水源不是寒武灰岩水，根据对水质的化验，与风井揭露L7灰岩水质一致，从而分析出此次出水的主要原因是受掘进工作面采动影响导致矿压显现，加大了断层裂隙，沟通了L7灰岩岩溶裂隙水。
3  维修出水巷道存在的主要问题
　　1）出水点现在的出水情况如何，在封闭巷道的这段时间内出水点有无沟通L1～L4灰岩水，如何对出水点进行有效合理的治理。
　　2）因巷道出水情况事发突然，事前没有任何征兆，没有对被封闭巷道进行注浆，在翻修出水点前后巷道时，容易发生冒顶或塌底现象，风险较大。
　　3）封闭段石门所处岩层主要是细砂岩、泥岩、炭质泥岩、煤层等软岩，力学强度低、遇水软化、巷道挤压变形底鼓严重，处理困难。
4  维修出水巷道方案的实施
　　1）探疏堵水
　　2006年10月19日主排水系统形成，打开止浆墙上的泄水孔开始泄水，10月20日泄水孔流量小于10m3/h，初步判断该出水点可能因为碎煤堵塞以及岩石的膨胀，已经初步封堵。但在下一步的维修中应时时注意，防止出水事故的再次发生。
　　2）软岩巷道的恢复及支护方案的选择
　　封闭段石门由外向里所穿岩层主要是细砂岩，泥岩，煤线，泥岩，细砂岩，泥岩、二2煤、泥炭、炭质泥岩、二1煤。通过对开启巷道的观察，细砂岩段巷道变形较小，巷帮向巷道中心的位移量不超过200mm，为保持原有支护、围岩结构不受破坏，首先用风镐去掉松块、挖掉变形破坏部分，然后喷射40mm左右混凝土对巷道找平。考虑巷道围岩压力已经基本释放完毕，顶板的压力和变形的释放进入稳定期，在稳定期内，顶板的压力和变形的释放十分缓慢，释放的压力和变形主要来自围岩深部转移过来的压力和变形，巷道浅部围岩只是充当了这种压力和变形的传递介质。此期间内对巷道进行永久加强支护比较合适，设计采用以锚网喷为核心，以锚索加固为主导的加固措施。锚杆采用Φ20×2200 mm的高强树脂锚杆，间排距为800×1600mm；钢筋网规格采用Φ6.5的圆钢焊接，网格100×100 mm规格为900×1700mm；锚索规格为φ17.8×6500mm（拱部3根，曲梁采用18号槽钢），两帮φ17.8×5000mm（每墙2根，底角锚索可根据具体施工情况打4000/4500mm，曲梁采用18号槽钢），锚索排距为1600mm ，树脂端锚，锚固长度不小于1500mm。对泥岩、炭质泥岩段变形较大的巷道断面（两帮最大变形达到了1.4m），考虑围岩本身力学强度低，以锚网喷为核心，以锚索加固为主导的加固措施已不能满足施工需要，在此基础上提出了加固围岩的方案。通过壁后注浆改善巷道围岩物理力学性能，提高支护结构的承载能力，以此达到安全支护的目的。对于此段巷道先用风镐将巷道断面扩大至设计尺寸，喷射40mm左右混凝土对巷道找平，后进行锚网喷加锚索进行一次支护。在完成全断面一次支护约15～20m后，对顶、帮及底角进行二次锚注加固，注浆锚杆长度2000mm，拱部三根，每墙二根，排距为1600mm，布置于锚索与锚杆之间的空隙。另外，在底鼓较为严重地段，注浆加固时除了在巷道拱顶和两帮以及底角布置注浆锚杆外，还在底板适当卧底后，均匀布置5根注浆锚杆，对底板进行注浆加固，从而形成一个完整的支护承载圈，起到提高支护强度，并阻止水对围岩的侵害的效果。
　　3）煤巷的恢复及支护方案的选择
　　常村煤田主要为碎煤，遇水浸泡后，十分软弱，锚杆锚索加固基理失去作用，在此情况下，选用U型钢全封闭支护加巷道壁后注浆的方式。具体实施过程是先加固临近支护，然后撤掉原支护棚架，用风镐将巷道断面扩大至设计尺寸，在被水冲刷巷道底板处卧底，铺设300～500mm左右毛片石，最后用椭圆形全封闭支架对巷道进行支护，棚后用水泥背板背实，然后全断面喷射砼，形成光滑平整巷道。椭圆形支架采用 29U型钢制作，背板采用钢筋砼制作，规格为200×700×50mm。在巷道冒顶空顶部分用圆木或道板绞架接顶。在完成以上支护后对顶、帮及底角进行锚注加固。
5  安全技术措施
　　1）防治水措施
　　A、认真检查排水设备管路，确保排水及时畅通。B、对巷道出水、积水、淋水要能排则排，能导则导，作到巷道无积水。C、井下预备片石，一旦巷道底板出水，现场人员要及时用片石填堵出水口，防止继续扩大。D、施工中若发现突 水预兆时，班组长必须及时组织人员按避灾线路撤出，立即向调度室汇报，并迅速通知附近人员撤离危险区。
　　2）顶底板管理安全措施
　　A、因巷道长时间受水浸泡，在施工时要减少循环进尺，缩短控顶距。B、严格执行敲帮问顶制度，排除不安全因素后再进行作业。C、加强巡视工作面后方巷道支架的完好情况，若发现异常情况及时处理，加固修复。D、返修至出水点时，首先检查出水点的地质情况，将底板沉陷处和出水点用片石填实。E、在施工时应在工作面前方20m挂有警示牌，任何人员不得进入未经扩刷支护的巷道。
6  返修效果
　　本次返修巷道历时一个月，截止2006年11月中旬开始恢复向前掘进。到目前为止，通过对巷道表面位移量的观测，巷道表面位移较小，巷道支护完好，返修效果明显，为常村煤矿下一步的支护设计奠定了很好的基础。
7、结束语
　　通过对常村煤矿-310m水平轨道石门出水巷道的处理，提出了在软岩巷道中以锚网喷加锚索加固支护为主导，壁后注浆为核心的加固的方法，为软岩巷道的快速掘进提出了一个新的思路。
作者简介：李红军（1978-）、男、山西运城人。2002年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，学士学位，工程师，现任职于中煤科工集团武汉设计研究院工程设计所。 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/sklw/slgc/249772.html