浅谈后所煤矿软岩巷道设计与施工

维普资讯 http://www.cqvip.com 《云南煤炭》２００８年第二期　浅谈后所煤矿软岩巷道设计与施工　－２ｒ南省后所煤矿－张贵华　摘要：根据后所煤矿两个生产矿井目前　上古生界二迭系上二迭统峨眉山玄武岩组（Ｐ２１３）　的现状及多年来的工程实践，探讨软岩巷道在　中。主要含煤地层为龙潭组，主要开采ｃ。、ｃ５、ＣＬ＇　、　设计与施工中应注意的几个问题。　Ｃ　、Ｃ　、Ｃ　、Ｃ　、Ｃ　、Ｃ　。等９层煤，该组地层主要　关键词：软岩巷道设计施工　由沼泽相、泥炭相和河床相粉砂岩、菱铁质粉砂　岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、细砂岩、　１　概述　煤层等组成。岩层结胶程度较差，孔隙率在４～３０％　后矿煤矿的开拓、开采巷道主要布置在新生　之间，吸水率在３％～２２％之间。岩层的单轴抗压强　界第四系（Ｑ）、第三系（Ｎ）、中生界下三迭统飞　仙关组（Ｔ　１）、卡以头组（Ｆ２Ｋ）、龙潭煤组（Ｐ２Ｌ）、　度小于７４６ｋｇ／ｃｍ２，岩石含泥质粘土成份高，遇水　膨胀软化。岩石主要物理力学性质见表一。　表一岩石主要物理力学性质指标　——＼　岩石　指标　＼＼泥岩　粉砂表泥岩　粉砂岩　细砂岩　玄武岩　＼　比　重　２．５９　２．８６　２．６８　３．４　３．１１　容重（ｇ／ｃｍ　）　１．６１　２．７７　２．４　２．６３　２．９７　孑乙隙率（％）　２９．１８　２３．３　４．２１　１３．２３　吸水率（％）　２１，６５　ｌ２．８８　１０．４５　３．９８　’　风干抗压强度（ｋｇ／ｃｍ。）　８ｌ　２９７　９８４　８３３　ｌｌ３１　’　饱和抗压强度（ｋｇ／ｃｍ。）　６　２７５　７４６　５８０　９１６　普氏系数　０．８１　０．８９　７．５　５．８　９．２　后所煤矿建矿３０多年，特别是打磨沟二号　有一定的参考作用。　矿井及大庆二号矿井投产以后，在井田深部开　２从设计入手优化巷道布置　采，矿山压力显现特别明显，在开采布置方式、　在作矿井的开拓和开采设计时，必须对开　软岩巷道优化设计、断面形状及支护材料选择、　拓巷道的布置层位进行充分细致地研究。尽量　施工工艺等方面做了大量的尝试。根据后所煤　选择布置在较稳定、坚硬的岩层中。矿井开拓　矿两个生产矿井多年来的工程实践，总结了软　巷道及主要采准巷道的布置不仅要满足生产的　岩矿井在设计与施工中有效支护软岩巷道的一　需要，还要满足技术上的需要，力求在技术上　些经验及做法，期望能对软岩矿井的生产发展　可行，在经济上合理，减少投产工程量，减少　２７　维普资讯 http://www.cqvip.com 浅谈后所煤矿软岩巷道设计与施工　巷道维护费用，节约巷道掘进成本。在巷道掘　掘进困难，其余部分巷道施工都比较理想，现　进中，软岩巷道在地应力的作用下，极容易变　已形成了全负压通风系统，施工工期比预计的　形。根据岩石力学研究结果表明，岩层的最大　提前了３个月，加上巷道支护采用了可缩性金属　主应力一般为水平方向，并且与开采标高成一　支架，大大地降低了巷道的维修率。后所矿区　次线性关系，开采水平越深，岩层作用在巷道　二井田的Ｃ．　煤层在地壳运动中被冲蚀，因￣Ｌ１０６　上的应力越大。因此，老矿井的开拓延深巷道　采区与２０３采区只开采Ｃ。　煤层，￣ｔ＋１８５０ｍ水平为　布置上，应尽量减少在深部水平布置水平运输　界，上部为１０６采区，下部为２０３采区，因此直　大巷的巷道布置方式。为开拓打磨沟二号矿井　接利用１０６采区的上山系统向下延伸开采Ｃ．　煤层　２０４采区而布置的＋１７００ｍ水平运输大巷，由于该　大巷从扩建暗斜井井底开始布置，层位位于Ｃ。煤　是比较经济合理的选择。从已延伸开采的两个　区段情况来看，开拓系统巷道完好，生产系统　层底板的粉砂岩中，沿岩层走（ＮＳ）向方向布　比较顺畅，并且有效缓解打磨沟矿井２００７年接　置２５０米后，揭露到落差为９０米的Ｆ　正断层，该　替紧张的局面。　断层为２０２采区与２０４采区的分界断层，２０４采区　矿井的主要水平运输大巷应尽量选择在较　的煤层被抬高，煤层走向向东偏移，整块煤也　稳定的岩层中，使巷道围岩充分发挥自身的支　向北东方向偏移。因￣Ｌ＋１７００ｍ水平大巷只能穿　撑力，如果能选择在Ｃ。煤层和Ｃ。　煤层中最好，　过　断层及其次生断层后再穿层进）＇，－２０４采区的　否则最好选择在Ｃ。煤层底板的粉砂岩或Ｃ。　煤层　Ｃ　煤层（该采区Ｃ。煤层不可采），因而导致１３００　米的大巷无法布置在较坚硬的岩层中。进入断　底板的玄武岩中。大庆二号井的２　风井选择在玄　层破碎带以后巷道压力显现非常强烈，掘进难　武岩中，已经１５年没进行过大的翻修，大庆二　度较大，巷道在掘进过程中就多次进行返修，　号井＋１６５０ｍ南运输大巷布置在Ｃ。煤层底板中，　巷道掘进完成后，叉进行了多次维修。虽然经　仅在断层带进行过一次翻修，而北大巷由于地　多次翻修，但还是不能满足架线机车运输要求，　质条件复杂，没有全部布置在ｃ。煤层底板中，自　最后只能仅仅当作通风排水的巷道使用。在吸　成巷以后进行了多次翻修，现在部分巷道断面　取了该条巷道布置的教训后，开拓＋１７００ｍ水平　仍然达不到规定要求。大庆二号矿井二采区皮　１０２采区下部水平煤层（＋１８５０ｍ水平以下）、２０５　带运输下山布置在Ｃ，　煤层中，仅用锚杆支护，　采区时，直接利用一水平＋１８５０ｍ大巷进行下山　除在断层破碎带进行过翻修以外，没有进行过　开拓，２０３采区的Ｃ　煤层直接延伸１０６采区Ｃ　煤　大的维修工作。　层的下山进行开采。下山层位选择在较稳定的　３合理选择巷道断面　岩层中，避免在深部布置水平运输大巷。１０２采　巷道的断面形状对围岩的稳定性有重要影　区下部水平煤层开采Ｃ５、Ｃ５　Ｃ６、Ｃ９煤层，运　响。岩石属于脆性材料，其抗拉强度远小于抗　输下山布置在Ｃ６煤层中，分别在Ｃ５＋　及ｃ９煤层中　压强度，巷道断面形状在满足生产安全的前提　各布置一条轨道下山，ｇｋ２００５年形成开拓系统　下，应根据围岩的应力状态而定。多年的生产　以来，三条下山均没有进行过大的返修工作，　实践证明，曲线型巷道破坏时，两帮的移近量　运煤系统直接与１０２采区上部水平的运煤系统相　远远大于顶底板之间的移近量，而梯形和矩形　连，轨道系统直接与采区石门相连，生产的各　巷道破坏时，顶底板之间的移近量远远大于两　个环节都比较顺畅。２０５采区的运输下山与轨道　帮的移近量。大庆二号矿井四采区轨道上山布　下山只是在穿Ｆ　Ｆ　断层破碎带时压力较大，　置在Ｃ，　煤层底板中，采用矩形断面，锚喷支护，　２８　维普资讯 http://www.cqvip.com 《云南煤炭》２００８年第二期　由于受采动影响后，巷道变形严重，返修时采　下一层一层地松动脱落，形成“剥皮”现象，　用了墙抬梁支护，但该条巷道所承受的垂直应　虽然采取了及时喷浆措施，但松动的岩石还是　力较大，巷道顶部的矿工钢采用了加密措施后　会连同浆体一起脱落，最后只能采用料石砌碹　仍然承受不了巷道压力，．０￣２００４年后，每年都　支护。在对该段岩石的性质及爆破工艺作认真　要进行一次大修，既影响生产又增加了生产成　分析研究之后，施工水泵房时，采用了周边密　本。与之相比较，打磨沟二号矿井１０５采区石门　打眼、少装药光面爆破技术，巷道边施工边喷　也是布置在软岩中，施工时为直墙半圆拱形断　第一次浆，减少岩石风化的时间，施工完全部　面，锚喷支护，由于围岩应力较大，施工完后　巷道后，再整体进行喷浆支护，效果非常不错。　进行了一次全面返修，返修时采用了马蹄形断　５掘进软岩巷道应注意的问题　面砌碹支护，现已服务８年，仅局部地方进行过　５．１水对软岩巷道的影响　返修。　软岩石的吸水率较高，极易吸收巷道中的　理论与实践都已经证明曲线断面比折线断　水分，使围岩软化变形，巷道围岩在水的作用　面所受的拉应力要小得多，因此在软岩巷道中　下，造成应力增加，自承能力降低使巷道的失　选择断面时，应尽量选择曲线型巷道断面，以　修率增加。因此在施工中必须严格控制巷道的　圆形和马蹄形断面较好，而在煤层中或在玄武　流水坡度，并保持水沟畅通无阻。在没有明显　岩、细砂岩和粉砂岩中施工服务年限较短的巷　流水的巷道中，每隔一段距离要设一个积水窝　道时可选选择折线型断面。　以降低巷道底板岩层中的含水量。　４合理选择掘进工艺　５．２软岩巷道应尽量避免布置在地质构造带　巷道的围岩变形及稳定性与掘进工艺有着　随着井田的延伸、开采深度的增大，钻孔　密切的关系。目前使用的爆破掘进工艺，由于　控制越来越少，地质构造越来越不明朗，在这　爆破震动扩大了巷道围岩的塑性圈子，加速了　种情况下，应采取边掘边探的办法施工。若怀　围岩变形的速度和变形量，使巷道在一定时期　疑巷道前进方向有影响巷道掘进的地质构造或　内不稳定。而机械掘进不仅能减少围岩塑性圈　大面积破碎带时，必须对巷道布局进行调整。　的范围，而且巷道成型好，有利于围岩应力的　在地质构造较复杂的软岩地层中施工巷道时，　均匀分布。后所煤矿目前还没有使用机械掘进　要及时分析预测前方会出现的地质构造，及时　工艺施工巷道，但目前已经开始进行引进半煤　调整前进巷道方位，尽量避免巷道沿断层面或　巷和岩巷掘进机的调研考查工作，如果掘进机　破碎带走向方向布置。　械化施工工艺试用成功，后所矿区软岩巷道的　掘进工艺水平将会迈上一个新的台阶。在采用　参考文献：　机械施工有困难的施工地点也要尽量选用周边　（１）陆家梁．软岩巷道支护技术（Ｍ）．长春：　密打眼、少装药光面爆破技术，这样能在一定　吉林科学技术出版社，１９９５。　程度上减少巷道的超挖，消除应力集中，减少　（２）何满潮，邹正盛，邹友峰．软岩巷道工　围岩的反复扰动。大庆二号矿井二采区水仓及　程概论（Ｍ）．徐州：中国矿业大学出版社，　水泵房布置在凝灰岩中，在施工水仓时采用全　（１９９３）　断面一次爆破成Ｈ．ｘ－艺施工，但由于凝灰岩性　（３）　《云南省滇东煤田富源县后所矿区一、　较脆，加之受裂隙构造的剪切和拉伸。爆破振　二、三井田精查地质勘探报告》，１９７１　动后，巷道顶帮的松散活石较多，在风化作用　２９