煤礦采區水倉在特殊條件下加固支護的研究與應用——以白坪煤業公司21采區水倉為例

科技信息 0礦業論壇0 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 2012年 第3期

煤礦采區水倉在特殊條件下加固支護的研究與應用

以白坪煤業公司21采區水倉為例

鄧淑昌 劉俊傑 武克飛 孫祥德

(鄭州煤炭工業<集團>有限責任公司白坪煤業公司 河南 登封 452470)

【摘 要】由於煤礦采區水倉的特殊作用和維修難度大、維修造成影響大等特點使其在支護強度和防水要求上比其他巷道有更為嚴格的要

求 本文就煤礦采區水倉在軟岩、小間隔、多立交巷道等特殊條件影響下的加固方案進行了探討，提出一些切實可行的方法提高水倉使用年限，

保證采區的采掘工作和生產的正常進行

【關鍵詞】煤礦;水倉;特殊條件;加強支護

Coal Mining W arehouse in W ater Under Special Condilions the Research and Application of Reinforcement

——

Baiping Coal Miing Company with 21 W ater for Example Storehouse

DENG Shu—chang L1U JunIiie WU Ke—fei SUN Xiang-de

(Zhengzhou Coal Industry Co.，LTD.，Baiping Coal Company，Dengfeng Henan，452470)

【Abstract]Due to the mining of COal mine water warehouse special role and maintenance is dificult，maintenance impact chracteristics of large

in the support strength and waterproof demand than other have more strict requirements of roadway. rhis paper mining coal mine water warehouse in

soft roek.small interva1.interchange.and other specil conditions of much under the inluence of reinforcing scheme is discussed，and puts forward

sone practicl methods to enhance water storehouse use fixed number f year，ensure the mining rea the normal WOrk and productioa.

【Key words]Coal mine;Water warehouse;Special conditions;Strengthen support

鄭煤集團白坪煤業公司位於河南省鄭州市登封市白坪鄉，設計年

生產能力18O萬噸 該礦井田麵積約24.15平方公裏.地質儲量1. 6億

噸.可采量1.1億噸，服務年限45年。其中21采區服務年限為14年，

水倉建設完成距采區首采麵開采時間約為1年.因此應保證2l采區

水倉至少能夠正常使用15年 由於水倉在施工中巷道布置間距小、立

交多.加地應力作用，導致巷道圍岩破碎.故為保證水倉的正常使用年

限特采取了一些特殊的加固方法 本文就礦井采區水倉在這些特殊情

況下的加固方法做簡單說明供大家相互學習研究之用。

1 水倉位置

21采區水倉位於21采區軌道下山底部.分內外環.水倉設計淨

斷麵為12.3m2，設計長度為210m.外加兩個吸水井和一個小配水巷，

水倉設計最大蓄水量為2940m3

內環水倉與軌道巷立交厚度為4. 5米.外環水倉與軌道立交厚度

8米.外環水倉與四車場立交厚度為13米 內外環水倉間距分別為8

米、4. 7米，外環水倉底板高於膠帶運輸下山底板1. 5米、間距為1.8

米 軌道下山和膠帶下山巷道坡度均為一8o.內環水倉起始段坡度

為一16。.外環水倉起始段坡度為一2O。.四車場從軌道巷開始起始段

為一6o坡度。其他巷道及巷道未提及部分均為水平巷道。

水倉及其附近巷道具體位置關係如圖1

圖1 水倉位置示意圖

2 地質情況

21采區水倉整體掘進層位為L7灰岩、下部砂質泥岩及L8灰岩，

IJ7灰岩厚度約14米.砂質泥岩厚度0～0.5米.L8灰岩厚度0～3. 5米、

內部泥質含量較高.巷頂距離二l煤層間距為21～8m，二1煤層厚7～

2m 該水倉整體在單斜構造掘進.地層產狀：320。～350。<15～21。，北部

為一大斷層.與該斷層最小間隔岩柱大於40m.受該斷層影響，掘進過

程中可能會伴生有小型斷裂構造

水倉巷道標高一312～317米.埋深809～814米.位於L7灰岩底

部.揭露剖麵上部為L7灰岩.f-7.下部為砂質泥岩f：4，中間夾著

100～400mm煤線。地質構造簡單.掘進時頂板有少量淋水。

3 支護方案及參數

3.1 水倉正常支護

水倉采用拱形錨網噴作為永久支護 水倉錨杆數量每排為13根。

金屬網采用：中=6mm鋼筋焊接的2000mmX1000mm鋼筋片網，網搭接

100mm.每200mm用12#鐵絲綁紮一道。錨杆采用~bl8mm、長

1 800mm的樹脂錨杆.間排距為800mm*800mm.錨杆與岩麵或巷道輪

廓線夾角>75o錨杆外露長度允許偏差露出托板小於或等於50mm。每

根錨杆使用兩卷樹脂錨固劑.托盤必須緊貼岩麵.混凝土配料比：水

泥：砂：米石=1：2：2(重量比)，噴射混凝土巷道必須做到表麵平整密

實.牆基無裸露，表麵平整允許誤差小於或等於50mm，混凝土噴射強

度達到C20，噴層厚度lOOmm.底板硬化lOOmm。

3.2 加固支護原理與技術

砂質泥岩、L8灰岩(內部泥質含量較高)受地應力影響，圍岩易破

碎、巷道變形速度快，且軟岩巷道變形為非線性的.水倉掘進後，巷道

深部圍岩的變形移動可分為3個階段：變形劇烈階段：變形平緩階段：

相對穩定階段。基於以上的變形特征.巷道支護方式采用錨網、錨索噴

支護.可延伸錨杆既能適應掘巷初期巷道變形速度大的特點，又能加

固巷道圍岩.控製圍岩破裂的擴展 錨杆和錨索加固區內圍岩逐漸形

成具有自承能力的擠壓拱結構，能承受外部岩體地壓阻止其變形。錨

網、噴漿對圍岩進行封閉，防止圍岩風化和剝落，有效提高了錨杆支護

能力.增強了圍岩支護結構體的承載能力

加固支護采用注漿支護.增強圍岩強度和整體穩定性。由於巷遭

開挖後圍岩鬆散破碎，通過注漿，使鬆散的圍岩膠結成整體，提高岩體

的內摩擦角和內聚力.從而提高了岩體強度和圍岩整體穩定性以及圍

岩本身的承載能力 ’

3-3 加固支護方法

沿著水倉輪廓線布置一定的鑽孔.通過鑽孔注入水泥漿液.從而

達到沿巷道輪廓線內形成2000mm～4000mm厚度的注漿體.增強圍岩

的承載能力

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圖2 水倉內外環加強支護示意圖

為防止水倉底部滲水底鼓.對水倉底部加兩道注漿管進行底板注

漿加固

(1)注漿參數的確定

a、注漿孔數的確定

N=2H+D/L=2x1.5+6.28/2.2=5.85 取6個

H——拱牆高度 D——半圓弧長

I 一漿液擴散半圓徑取2.2

注漿孔排距定為2米

b、注漿孑L布置(見圖2)

c、材料選用及漿液配比

錨索：選用中15. 24am預應力鋼絞線，外漏100am：

注漿管：選用內徑25mmx2000mm。外露100mm：

噴漿材料：混凝土配比1：1.5：1.加入6%LB一23抗滲剛性防水粉配

合1.5%增強劑：水泥選用PC52. 5複合矽酸鹽水泥黃沙粒徑不小於

0. 3mm;米石粒徑在5-15mm之間。

注漿材料及配比：注漿材料采用普通525#矽酸鹽水泥.注漿水

灰比為1： O. 75(重量比)。

d、注漿壓力

注漿壓力控製在2-4MPa.以漿液盡量保證裂隙充填滿.不吃漿為

準。

(2)注漿效果檢驗

注漿效果的檢驗采用打檢驗孔觀察法。檢驗孔布置為間隔5米。

在巷道輪廓線上隨即打校檢孔。打孔過程中注意觀察是否有卡鑽等現

象，出粉是否均勻是否有異常等。校檢孔打好後注意觀察成孔是否完

整是否有滲水，成孑L兩周後觀察是否有塌孔、滲水等。

4 現場施工及效果

4.1 現場支護施工

基本支護為金屬網+錨杆+錨索+噴漿.錨杆采用中18mm.左旋螺

紋鋼長2000am.間排距為800x800mm呈五花型端頭采用樹脂藥卷錨

固，金屬網緊貼岩壁壓在錨杆上(網片搭接100mm、間接200am用12

號鐵絲連接)。隨後施工錨索(長6000mm、中15.24mm鋼絞線， 布置在拱

基線以上排間距1600mnx1600am).錨索使用兩支中28*500型樹脂

藥卷終端錨固在頂板堅固、穩定的L7灰岩中。最後24小時內噴混凝

土(厚100mm)。

巷道基本支護1個月後進行注漿加固。

4.2 礦壓觀測

加固支護後巷道支護效果見圖3。

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圖3 二次支護後。巷道表麵位移

從圖3兩幫和頂板位移曲線可以看出加固支護後比基本支護後

兩幫和頂板位移量明顯變小.從而較好地解決了特殊岩性的支護問

題，收到明顯效果。

5 小結

由於煤礦采區水倉在采區生產中的重要作用.通過以上加強支護

措施.提高水倉的使用年限、減少維修次數爭取實現水倉使用過程中

無大規模維護 對水倉在特殊條件下的加強支護方式的研究有利於以

後在類似情況下煤礦巷道支護方式、方法的研究提供一些必要的資

料.進而通過一些方法提高巷道使用年限，減少生產成本從而達到減

少投入勞動力提高公司效益的目的。●

作者簡介：鄧淑昌(1979一)，男，河南登封人，助理工程師，2001年畢業於河

南工程技術學校.長期從事開拓掘進技術管理工作。

[責任編輯：王爽]