復(fù)雜地質(zhì)條件下的采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

      引言
　　相關(guān)施工單位在實(shí)際開采煤礦的過(guò)程當(dāng)中，面對(duì)的主要問(wèn)題就是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)開采工作安全性的保障。在保障開采安全方面相應(yīng)的支護(hù)技術(shù)所起到的作用十分重要，尤其是復(fù)雜的地質(zhì)條件對(duì)煤礦開采工作提出更高的要求與挑戰(zhàn)。這要求我們必須在結(jié)合實(shí)際的基礎(chǔ)上科學(xué)選擇支護(hù)技術(shù)，煤礦采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)在改善上述現(xiàn)象方面所起到的作用至關(guān)重要，因此相關(guān)部門以及工作人員必須提高對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的重視程度，進(jìn)行科學(xué)使用。
　　1復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤掘進(jìn)存在的問(wèn)題
　　煤礦分為露天煤礦和井工煤礦，露天煤礦的煤層距離地面比較近，可以直接剝離地表進(jìn)行開采；井工煤礦距離地表比較遠(yuǎn)，需要向地下開井掘道采掘煤炭。中國(guó)大部分屬于井工煤礦，由于井工煤礦在地下開采，地下地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，給煤礦開采帶來(lái)一定的難度。復(fù)雜地質(zhì)條件下采煤掘進(jìn)過(guò)程中，主要面臨以下問(wèn)題。
　　1.1地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化
　　煤礦開采大多數(shù)由淺到深作業(yè)，作業(yè)難度也進(jìn)一步擴(kuò)大。由于礦井地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，礦井容易受到地下水的影響，出現(xiàn)突水現(xiàn)象。同時(shí)，由于煤礦不斷開采，大量煤炭被開采出來(lái)，形成采空區(qū)，煤礦圍巖壓力發(fā)生變化，很容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，增加了煤礦開采難度。
　　1.2容易引發(fā)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形移位
　　對(duì)于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的煤礦，巷道挖掘過(guò)程中改變了原來(lái)的巷道圍巖應(yīng)力，這時(shí)巷道圍巖容易發(fā)生變形，導(dǎo)致巷道頂板出現(xiàn)沉降變形。巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)法支撐巷道掘進(jìn)工作，支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、移位等現(xiàn)象，從而引發(fā)安全事故。
　　1.3巷道斷層較多
　　該煤礦地形地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，同時(shí)有大坡度的巷道存在。通過(guò)分析巷道周邊我們可以發(fā)現(xiàn)，其地質(zhì)存在較多的斷層等現(xiàn)象。薄煤層在整個(gè)礦井中所占據(jù)的比例相當(dāng)大。在實(shí)際針對(duì)薄煤層進(jìn)行開采作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，半煤巷是巷道掘進(jìn)支護(hù)所使用的主要手段，這對(duì)支護(hù)工作所提出的要求相當(dāng)高。
　　2復(fù)雜地質(zhì)條件下的采煤掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)
　　2.1錨桿支護(hù)
　　注漿錨桿支護(hù)施工工藝流程詳見圖1
　　圖1
　　2.1.1施工原材料
　　1、錨桿：各部位錨桿型式按設(shè)計(jì)施工圖要求，錨桿的材料選用符合設(shè)計(jì)要求的Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋。
　　2、水泥：注漿錨桿所用水泥采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5MPa的普通硅酸鹽水泥。
　　3、砂：采用最大粒徑小于2.5mm的中細(xì)砂。
　　4、水泥（砂）漿配合比：砂漿標(biāo)號(hào)必須滿足施工圖紙的要求，注漿錨桿砂。漿強(qiáng)度等級(jí)不低于20MPa，水泥砂漿配合比在以下規(guī)定范圍內(nèi)通過(guò)試驗(yàn)選定：水泥：砂，1：1～1：2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45（重量比）.
　　5、外加劑：按施工圖紙要求，在水泥（砂）漿中添加速凝劑和其他外加劑，其品質(zhì)不含有對(duì)錨桿產(chǎn)生腐蝕作用的成分。
　　2.1.2錨桿孔鉆孔
　　1、測(cè)量放樣：采用全站儀布設(shè)控制點(diǎn)，具體孔位由專業(yè)技術(shù)人員按設(shè)計(jì)施工圖進(jìn)行放樣，并用油漆或鋼筋等進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
　　2、造孔：根據(jù)錨桿規(guī)格型號(hào)和施工長(zhǎng)度，造孔采用YT-28手風(fēng)鉆孔徑，桿徑Φ38mm，成孔孔徑Φ40mm，確?？讖酱笥阱^桿直徑最少15mm的要求；嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件及設(shè)計(jì)圖紙的鉆孔位置、孔向和孔深進(jìn)行施工，保證孔位偏差小于100mm，孔深偏差不大于50mm。
　　2.1.3錨桿安裝與注漿
　　1、清洗錨桿孔：鉆孔完成后，將風(fēng)管和水管插入孔底，用風(fēng)、水聯(lián)合沖洗鉆孔，保證孔內(nèi)干凈無(wú)巖屑。
　　2、砂漿配合比：錨桿注漿的水泥砂漿配合比，應(yīng)在以下規(guī)定的范圍內(nèi)通過(guò)試驗(yàn)選定并報(bào)監(jiān)理人批準(zhǔn)，一般為水泥：砂，1：1～1：2（重量比）；水泥：水，1：0.38～1：0.45。砂漿用JJS型高速攪拌機(jī)拌制漿。
　　2.1.4錨桿的質(zhì)量檢查
　　每批錨桿材料均要有附有生產(chǎn)廠的質(zhì)量證明書，并按施工圖紙規(guī)定的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以及監(jiān)理工程師指示的抽檢數(shù)量檢驗(yàn)錨桿性能。每批鉆好的錨桿孔按監(jiān)理工程師指示的抽驗(yàn)范圍和數(shù)量，對(duì)錨桿孔的鉆孔規(guī)格（孔徑、深度和傾斜度）進(jìn)行檢查并作好記錄。
　　2.2噴混凝土施工
　　錨噴混凝土主要是掛網(wǎng)噴射混凝土，部位為EL72.3m以上壩頭邊坡。噴射混凝土標(biāo)號(hào)為C30，厚0.15m。掛網(wǎng)材料采用：鋼筋網(wǎng)采用φ6mm鋼筋制作，網(wǎng)格間距為0.3m×0.3m。
　　2.2.1噴射材料
　　1、水泥：選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的普通硅酸鹽水泥。當(dāng)有防腐或特殊要求時(shí)，報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師審批后采用特種水泥，水泥強(qiáng)度等級(jí)不得低于32.5MPa。所有水泥應(yīng)有生產(chǎn)廠的質(zhì)量證明書。
　　2、骨料：細(xì)骨料應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的粗、中砂，細(xì)度模數(shù)宜大于2.5，使用時(shí)的含水率宜控制在5%-7%以下；粗骨料應(yīng)采用耐久的人工軋制碎石，粒徑不應(yīng)大于15mm；噴射混凝土的骨料級(jí)配，應(yīng)滿足表1的規(guī)定。
　　表1
　　3、外加劑：速凝劑的質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求并有生產(chǎn)廠的質(zhì)量證明書，初凝時(shí)間不應(yīng)大于5min，終凝時(shí)間不應(yīng)大于10min。選用外加劑應(yīng)經(jīng)監(jiān)理工程批準(zhǔn)。
　　4、鋼筋網(wǎng)：應(yīng)采用熱軋I級(jí)光面鋼筋網(wǎng)，鋼筋抗拉強(qiáng)度不低于240MPa。
　　2.2噴射混凝土配合比
　　噴射混凝土配合比，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)選定。其抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和與基巖面的粘結(jié)力應(yīng)符合施工圖紙要求，在保證噴層性能指標(biāo)的前提下，盡量減少水泥和水的用量。速凝劑的品種和摻量應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，噴射混凝土的初凝和終凝時(shí)間，應(yīng)滿足施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)噴射工藝的要求，噴射混凝土的強(qiáng)度應(yīng)符合施工圖紙要求。
　　2.3噴射混凝土施工工藝
　　掛網(wǎng)施工：支護(hù)區(qū)內(nèi)及監(jiān)理工程師指定的需掛鋼筋網(wǎng)的部位，在噴射第一層混凝土后掛鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)的間距及鋼筋直徑滿足設(shè)計(jì)圖紙要求，人工在腳手架上掛鋪，利用錨桿頭點(diǎn)焊固定，中間用膨脹螺栓加密固定，使鋼筋網(wǎng)緊貼已噴混凝土面，網(wǎng)間用鉛絲扎牢。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)完成后，再行噴射第二層混凝土至設(shè)計(jì)要求厚度。邊坡噴射混凝土前先清除開挖面上的松動(dòng)塊石、浮石及坡腳的石碴和堆積物。然后用高壓水沖洗受噴面，對(duì)遇水泥化地層采用高壓風(fēng)清掃。并埋設(shè)噴射混凝土厚度控制標(biāo)志，噴混凝土采用TK961混凝土噴射機(jī)。噴射順序：邊坡噴射作業(yè)分段分片進(jìn)行，同一作業(yè)區(qū)由下向上依次噴射。一般按3～5cm厚一層分層施噴，每層噴混凝土在前一層噴混凝土終凝后30min左右進(jìn)行，若終凝后1h以上再噴，則用高壓水沖洗前一層噴射混凝土面。對(duì)不平部位先噴凹處，最后找平。噴射作業(yè)參數(shù)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)確定，在保證質(zhì)量的前提下，盡量減少回彈量，控制回彈率不大于15%。擬采用如下噴射參數(shù)：噴嘴口距離受噴面80～100cm，噴射料束與受噴面夾角不小于75?。
　　2.4噴混凝土的質(zhì)量檢查
　　噴射混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)按規(guī)范要求采用現(xiàn)場(chǎng)取樣。每噴射混凝土50～100m?取樣一組?；炷练搅坎坏?0m?的獨(dú)立工程，取樣至少一組。當(dāng)混凝土原材料或配合比發(fā)生變更時(shí)，須另取一組。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)不合格的部位，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，直至合格為止。
　　結(jié)語(yǔ)
　　復(fù)雜地質(zhì)條件下開采煤礦時(shí)，由于煤層地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，可能遇到斷層、發(fā)育不良的巖石結(jié)構(gòu)等，在開采過(guò)程中很容易出現(xiàn)破碎和冒頂?shù)惹闆r，影響煤礦正常開采。因此在開采過(guò)程中，需采取有效的支護(hù)結(jié)構(gòu)，確保煤層頂板、圍巖的穩(wěn)定性和安全性。支護(hù)結(jié)構(gòu)作為煤礦開采過(guò)程中重要支撐結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用過(guò)程中需結(jié)合巷道掘進(jìn)環(huán)境采取合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)。