摘要：软岩巷道掘进施工的问题影响到矿山建设的安全 ,对软岩巷道开挖和支护施工存在的问题进行分析,探索一种合理的加固和开挖方法在软岩巷道开挖施工技术,施工安全是保障软岩巷道开挖安全和质量的基础，也是促进解决煤矿软岩巷掘进施工建设问题的方向。
关键词：矿井建设；软岩巷道掘进；施工技术
目前，综掘机在煤矿巷道施工中得到了广泛的应用，其掘进技术能较好地适应硬岩掘进工程，在软岩掘进工程中也得到了广泛的应用。只有结合相应巷道的具体水文地质情况选择最合适的设备和施工方法可以进一步促进项目的顺利进行,以促进煤炭开采水平的提高和给企业带来较大经济效益。
1工程概述
云南白龙山煤矿一井属多煤层开采矿井，有11层可采煤层，煤层平均厚度1.71～18.62m，102采区走向长约1.8～3.5km，倾斜宽约1.1～1.40km，面积4.8071km2。先期开采地段构造总貌为一倾向南东的单斜，煤层倾角8o～19o，断层稀少，无落差大于20m的断层。构造复杂程度属简单偏中等类型。10201工作面长160米，工作面顶板为2.3m厚泥质粉砂岩，2.6m厚粉砂岩，2.7m厚细砂岩。煤层底板由厚度3.6m的粉砂岩和2.2m的泥岩组成。该巷道采用地面掘进设计。巷道断面尺寸4500mmx3850mm，其中直壁断面高1800mm。支撑采用u型钢脚手架。然而，10201回采工作面运输巷道掘进施工中多次发生顶板崩落事故，其中最大崩落高度可达5m。同时，巷道两侧收敛变形较大，开挖25d后巷道继续缓慢变形。
2软岩巷道掘进施工需要注意的事项
2.1巷道位置
根据邻近层瓦斯抽放要求，在工作面下方C7+8煤层底板沿C8+1煤层掘一条底板瓦斯抽放巷。一般来说，在矿山工程建设中，其地质条件较为复杂，地质结构多样。在巷道设计过程中，必须从全局出发，既需要先进的科学技术，又要尽量降低施工成本。因此，在进行巷道工程施工前，必须熟悉施工现场的地质构造和水文条件，并考虑岩石的岩性和应力。保证巷道变形量小，又要适应地质构造和水文条件是必要的。在施工中，巷道布置必须尽可能简单，施工顺序应合理。巷道断面形状必须合适，巷道断面将直接影响巷道的稳定性，因此原岩应力的大小和方向必须在考虑范围内。
2.2工程地质
云南白龙山煤矿井田为多煤层矿床，且基本位于井田最低侵蚀基准面以下。矿床岩层结构主要是粉砂质泥岩、泥质粉砂岩——粉砂岩、细砂岩——粉砂质泥岩、泥岩——煤沉积旋回的多次重复，其富水性较浅部一、二、三、六勘区弱。从以下各种参数可以证实，浅部含水裂隙频数0.4条/m，深部0.14条/m；钻孔单位涌水量浅部0.02L/s·m，深部0.009L/s·m；渗透系数深部比浅部减少1.7倍。该区矿床含水层一般和其它含水层无水力联系，但因断层与含水层接触，会造成矿床充水因素。井田内与龙潭煤组第一段及茅口组相接触的断层F403、F9，近破碎带开采时应引起足够重视，尽量做到超前探水，避免龙潭组与矛口组灰岩岩溶水突入巷道，引发不必要的事故及损失。地表水体下距C2煤层顶板较远，但随着回采面积增大及塌陷裂隙延伸，在扎外河及岔河附近可能导致充水因素；直接和间接的充水含水层为弱裂隙含水层，其富水性弱。但遇有构造时，粉、细砂岩破碎带富水性相对较强。综上所述，本区矿体大多位于井田最低侵蚀基准面以下，矿体上下均有可溶岩岩溶强含水层，且构造较发育。因此，井田水文地质勘探类型为层状岩类为主的裂隙弱含水层充水的中等类型。
在矿井巷道施工过程中，含水构造和断层破碎带等不良岩层会导致地下水涌出，巷道围岩会发生崩落等灾害，使工程施工无法顺利进行。因此，地质勘探是巷道施工前必不可少的工作。在矿山工程地质勘查中，松散围岩巷道掘进技术应注意的主要事项包括:(1)要准确掌握软岩巷道施工现场的地质水文条件，为施工人员提供准确的数据信息。(2)工程地质勘查可以防止施工引起的岩体失稳，防止含水层变化时大量地下水涌出，防止巷道围岩崩落等。在矿山建设过程中，可以利用地质调查资料，在工程建设和施工前获得施工现场的资料和信息。根据这些数据和信息，可以制定适当的施工技术，使损失最小化，使工程建设达到速度最快、成本最低、效益最大。
10201采区瓦斯抽采巷在施工中吸取了采区运输巷施工冒顶的教训，采用工作面注浆加固和堵水配合超前锚杆的措施组织施工，顺利通过了断层破碎带涌水段。
3矿井建设中软岩巷道的掘进施工技术研究
3.1软岩巷道掘进施工前的技术研究
软岩巷道掘进前需要根据工程地质和水文地质及巷道设计制定好施工方案和施工工艺。在接近含水层和松散岩体时，必须先进行注浆，以加固松散岩体，封堵含水层，使注浆能够到达含水层和松散岩体进行固结并达到封闭水效果。松散岩体固结灌浆中，灌浆前必须选择观测孔，观测孔作为观测孔。巷道断面较大时，应加密观测空间，观测空间间距控制在100-150mm之间。在封闭水结构的过程中，如果使用观察孔进行找水，使用观察孔作为灌浆孔对含水层进行封堵。
3.2软岩巷道掘进施工技术的研究
软岩巷道开挖施工技术要考虑很多因素,如果因为地质条件不明确,或钻井经验不足的情况下,判断错误很容易发生冒顶垮落甚至穿水事故,严重影响工程施工进度。所以,如果遇到这种情况,防止巷道顶板崩落方案一般选择注浆固结方法，固结松散易崩落围岩，并对掘进巷道应及时支护，严禁空顶作业。在松软的煤、岩层或流沙性地层中及地质破碎带掘进巷道时，必须采取前探支架或其他临时超前支护措施。在坚硬和稳定的煤、岩层中，确定不设支架时，必须遵守已制定的安全措施，且对采用打眼爆破法施工的岩石巷道必须采用光面爆破。支架间应设牢固的撑木或拉杆；可缩性金属支架应用金属支拉杆，并用机械或力矩扳手拧紧卡缆；支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须用不燃性材料充满填实；巷道冒顶的空顶部分，可用支护材料接顶，但在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于0.5m。采用锚杆、锚喷等支护方式时，其端头与工作面的距离、锚杆的形式、规格、安装角度、混凝土的标号、喷体厚度、挂网所采用的金属网的规格以及围岩的涌水处理等应按施工组织设计或作业规程的规定进行。打锚杆眼前，必须先敲帮问顶，找掉活石，确认安全，方可作业。使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实；软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。
（1）加固注浆止水墙。当由于岩体滑坡而出水量较大时，可通过注浆止水墙注浆固结松散围岩，以阻挡出水，如图1所示。鉴于需要采用这种方法加固的地方，由于受地下水压力的影响，除了一些变化外，其解决方案与工作面注浆墙解决水结构问题基本相同。该方法可按以下步骤实施:一是混凝土灌注止水墙施工。施工前，为了减小泥浆止水墙与工作面之间的距离，应先拆除工作面压载桩，然后进行泥浆止水墙施工。混凝土的强度标准是，如有必要，可以选用钢筋混凝土来提高墙体的承载力。为提高混凝土的初强，节约施工时间，可根据施工过程中水泥的用量，加入5%水泥复合早强剂。施工时，通常在巷道上部安装2-3根注浆管，中间两侧各安装1根。注浆管敷设过程中，在巷道边缘线外的结构中，应尽量将管口伸出。二是注浆堵水加固岩层。混凝土墙完成后7天即可开始灌浆。在注浆过程中，选用水泥和水玻璃双液浆，并调整其比例，确保浆体面积在开挖边界线外2-3m，有效地阻止地下水涌出。注浆后的最终压力为静压的2.5-3.0倍。注浆加固2-3d岩层后开始巷道施工。为了保证掘进过程中巷道岩层不发生松动滑移，在清理注浆墙时，应控制装药量，尽量减小爆破对加固部位的破坏。为了避免在岩层开挖过程中发生爆破，必须采用风镐开挖或预留光爆层。最后是巷道支护。为了保证巷道的稳定性，穿越松散不良岩层区域的巷道需要加强支护。支护方法主要包括:1)锚喷混凝土复合支护。当巷道过破碎带或软岩时，采用锚网喷复合支护。当掘进距离达到1排锚杆长度时，可及时进行锚网支护。具体的程序是:先进行敲邦问顶、清除松矸浮石。然后喷喷一层50-70mm厚的保护层混凝土，然后打锚杆挂网。如果围岩稳定，可以先施工锚杆和挂网，然后喷射混凝土。一次喷锚网支护时，第二次喷锚网支护距工作面约10m。即打树脂锚杆，挂钢网(网目尺寸80mmX80mm)和喷射混凝土。如果第二锚网喷后出现变形或喷层开裂，可加密锚杆或加w型钢带支护。必要时可增加锚索和钢带支撑。
在软岩条件下，采用短进尺开挖。即掘进0.8m,u型钢棚0.6m。临时支架为锚杆钢网喷砼，永久支架为u型钢棚。
图1 止浆墙注浆加固
（2）灌浆加固。当发现岩性变化大时，且出水量较少，可以采用注浆法加固滑动岩。具体方法和步骤如下:一是做好注浆管布置。通常在巷道上部安装2-3根注浆管，每条注浆管位于巷道中部两侧。注浆管敷设过程中，在巷道边缘线外的结构中，应尽量将管口伸出。二是停止喷浆层。施工前，为了不影响大面积，应拆除工作面压载桩，然后进行喷砼作业。混凝土强度标准为c20-c30，喷层厚度设计为300-500mm。必要时可增加钢丝编织网，提高喷层的承载能力。为提高混凝土的初始强度，施工中使用早强型水泥，再加入5%水泥复合速凝剂。随后进行灌浆加固工作。止浆层完成后7天即可开始注浆。在这个过程中，如果水涌出量少或水压低，可以选择单液浆，或者水泥和玻璃双浆。要达到灌浆要求，必须考虑两个因素，一是灌浆量的增加;其次，确保注浆压力低于注浆墙的抗压强度。如果涌水量大或水压大，泥浆用量必须超过开挖边界2-3m。注浆压力应设置在喷射混凝土注浆墙的最大压力范围内，使注浆压力小于允许压力。注浆加固工程完成了要采用减少爆破引起的加固部位损伤的措施。在封堵加固强度未达到要求时，可延滞到10-14天后才开始巷道施工。在清理泥浆墙，装药时应使用风镐进行开挖。
4结语
总之，软岩巷道掘进施工在矿山施工中非常重要，其施工方案方法和施工质量会严重影响施工安全，应引起足够的重视。在实际工作中，必须严格执行安全规程和要求，控制好每一个施工环节，才能顺利开展软岩巷道开挖施工，确保矿山安全。云南白龙山一井10201采区瓦斯抽采巷施工中采取工作注浆加固松软围岩和堵水配合超前锚杆支护措施顺利通过断层破碎带涌水段，未发生冒顶片邦和穿水等安全事故，取得了良好的效果。
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论文作者:戈宏岳
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/29
标签：巷道论文; 含水层论文; 注浆论文; 工作面论文; 围岩论文; 岩层论文; 煤层论文; 《防护工程》2019年12期论文;