地面定向孔超前预注浆掩护巷道穿断层破碎带关键技术

深部巷道过断层破碎带往往应力集中、围岩变形大,是掘进、支护的重大安全隐患。为提高围岩的抗变形能力和强度,减轻巷道锚固支护压力,以淮北矿区巷道过大断层为例,分析了掘进支护过程中矿压大、围岩稳定性差、支护难度大的主要工程问题,采用地面定向孔超前预注浆改性巷道围岩后,顺利掘进通过了断层破碎带。总结提出了基于钻探施工关键技术和高压预注浆关键技术的定向孔掩护巷道过断层关键技术体系,应用四开成孔结构避免了非治理段注浆干扰以及四段注浆分段法实现了断层破碎带精准注浆,并从压水试验、岩性探查、注浆量、注浆扩散距离、物探验证以及掘进支护效果分析方面评价了注浆加固效果。工程实践表明：地面定向孔具有长距离探查巷道岩性、超前高压预注浆的显著优势,改善了软弱围岩力学性质,有效控制了巷道围岩变形,巷道最大底鼓量降比超过62.6%,为巷道支护提供了安全保障,具有重要的推广应用价值。     

地面顺层孔超前探查预加固断层破碎带应用研究

为提高围岩自承载力,重塑地应力分布,减轻巷道过大断层掘进、支护压力。以袁二煤矿西翼开拓巷道过WF4断层为例,分析了WF4断层带的发育特征以及巷道过断层的潜在安全隐患,提出基于地面顺层孔的探查加固断层破碎带方案,采用了四开成孔结构避免非治理段注浆干扰,利用了分段、约束、交叉钻进注浆工艺,强化断层带注浆加固并进行效果验证。工程实践表明,地面顺层孔具有高精度探查地层岩性的显著优势,掘进揭露的岩性与地面孔探查预测的岩性、位置基本吻合,巷道见水泥结石;划分了注浆的3个阶段,包括0～4 MPa的低压快速充填阶段、4～10 MPa的中压挤压扩散阶段、10～15 MPa的高压压实劈裂阶段;巷道安全快速掘进通过了WF4断层破碎带,底鼓、两帮变形量相对其他区段明显减小,注浆加固效果良好,具有重要推广应用价值。     

煤矿深部巷道群穿灰岩推覆体水害超前治理技术

煤矿深部巷道高水压和高地应力下掘进,水害和破碎围岩是面临的主要水文和工程地质问题,以淮北邹庄煤矿87采区系统大巷群穿推覆体高压灰岩含水层和F25断层为研究对象,提出利用地面定向多分支孔顺巷探查和分段高压注浆技术,对巷道群穿含水层和断层破碎带进行超前区域治理。查明了太原组灰岩和断层破碎带的空间位置和形态。通过分段高压注浆在巷道周边形成了隔水圈带,含水层有效改造范围大于30m,改造后验证钻孔出水率降低约50%,单孔最大涌水量小于2m3/h。高压劈裂注浆固结了断层破碎岩体,巷道在断层带掘进未发生片帮、掉顶,采用锚喷支护即顺利穿过。地面定向多分支孔注浆技术是解决深埋巷道掘进面临的破碎围岩和水害问题的有效手段,实现了由井下治理到地面治理,边掘边治到掘前治理,逐段治理到区域治理的治灾理念转变,可广泛应用在巷道穿深大断裂或高承压含水层的超前治理。     

复杂地质条件下巷道过断层关键技术研究及应用

断层破碎带具有低强度、易变形、透水性大和抗水性差的特征,巷道开挖常会引起断层活化,极易诱发巷道冒顶或突水事故。基于TSP、震波、瞬变电磁等综合物探超前地质预报技术与工程地质钻探,揭示了巷道掘进前方地层中的断层与含水特性,确立了巷道过断层的合理位置,为过断层巷道掘进施工、超前预加固与围岩支护设计提供了依据。采用地面与工作面预注浆等综合注浆技术,对断层破碎带区域岩体进行注浆堵水加固,形成了双层注浆堵水帷幕,有效地封堵了地下水,提高了巷道过断层区域围岩的完整性与强度,保证了巷道掘进过程中围岩的基本稳定与施工安全,并为后期巷道围岩锚固支护提供了可靠基础。针对断层破碎带岩性复杂、地质灾害突发等特征,基于综合物探预报结果与理论分析,提出了巷道合理掘进与支护技术方案;并针对后期承载和高抗渗性的要求,根据支护结构所承受的水压,采用合理的二次支护结构型式与防渗加固措施,保证巷道围岩与支护结构的长期稳定及安全。     

巷道过富水断层异常带围岩综合控制技术研究

为了解决过富水断层异常带巷道支护技术难题,以顾北矿过F104富水断层异常带的南翼11-2煤层回风巷为工程背景,通过对工程地质条件的综合分析,提出了以超前高压预注浆固结体置换断层破碎带内泥化岩体为基础,以U36重型U型钢为基本支护,关键部位锚索强化、掘后高压立体注浆加固等相结合的围岩综合控制技术,通过数值模拟及现场工程实践,研究了围岩综合控制技术的支护效果,结果表明,采用该技术过富水断层异常带,不仅可以保证巷道的安全掘进,而且掘后巷道围岩变形也得到了有效控制。     

地面定向钻注浆技术在掘进巷道过断层中的应用与研究

袁店一井煤矿东翼大巷施工范围内地质构造复杂,掘进巷道过aF1断层为大型断层(∠60°～70°,H=260～310 m),施工时会出现顶板垮落、断层突水等工程及水文地质问题,影响巷道掘进效率,且存在安全隐患。传统掘进巷道过断层技术措施多采用注浆支护复合措施,该技术受多种条件限制,耗费人力物力,且存在安全风险。地面定向钻注浆技术沿巷道顺巷钻进,最大限度揭露巷道围岩地层裂隙及断层破碎带,高压注浆加固巷道围岩裂隙及断层破碎带后,降低支护难度,消除潜在危害,使巷道掘进更加安全高效。     

巷道过断层破碎带支护技术分析

分析了1605回风巷断层区域巷道破坏机理,采用预注浆、锚网索及架U型钢棚对断层破碎带进行联合支护。通过监测围岩变形量对联合支护效果进行检验,围岩变形量在有效控制范围之内,联合支护取得了良好的效果。     

大断面煤巷过断层组超前预注浆加固应用研究

针对煤巷过断层组破碎带顶板难以控制的难点,采用超前中空注浆锚杆锚索预注马丽散的技术对巷道顶板和两帮进行了加固;介绍了加固性注浆的注浆范围、超前距、扩散半径、钻孔布置、注浆压力等参数的确定。现场试验效果表明,注马丽散有效控制了巷道围岩变形,避免了巷道堵塞、冒顶和片帮事故,提高了掘进速度,保证了安全施工。     

回采巷道过赋水断层锚注支护技术

为控制过赋水断层破碎带巷道围岩变形,防止围岩裂隙导通潜在水源,以裕兴煤矿15107工作面回采巷道为背景,通过建立过断层破碎带回采巷道锚注支护数值计算模型,分析了巷道围岩的变形破坏特征和浆液的扩散范围,设计了锚注联合支护方案并监测了其支护效果。结果表明:与未注浆相比,注浆后巷道顶板下沉量、左帮变形及右帮变形的平均值分别降低了56.1%、44.5%和33.5%;注浆后浆液沿围岩裂隙扩散,不仅提高了围岩的整体强度,而且封堵了断层破碎带及巷道围岩裂隙,有效控制了巷道涌水。     

超前管棚注浆支护技术在极复杂断层带中的应用

基于煤矿巷道采用超前管棚注浆支护技术顺利通过复杂断层带的实际案例,研究了巷道通过极复杂断层带面临的破碎围岩变形控制问题.通过计算确定了超前管棚注浆支护的设计参数,采用数值计算手段分析了过断层区域不同支护条件下的围岩应力和巷道变形情况,并针对施工后的管棚支护巷道变形量进行了现场实测,总结了超前管棚注浆支护技术在巷道通过复杂断层带的成功经验.实践证明:超前管棚注浆支护技术提高了围岩的完整性及整体承载能力,能够形成较强的预支护体系,可应用于复杂断层带的破碎围岩变形控制,但需辅以物探手段提高注浆质量、加强监测才能保障巷道顺利通过复杂断层带,本文经验可对类似工程的设计和施工提供借鉴.     

长平矿43101巷过断层破碎带支护技术分析

为确保43101巷道过断层破碎带区域的支护效果,先采用瑞利波探测仪超前探测掘进巷道可能遇到的地质构造,再对巷道煤岩体物理力学参数进行测试,并通过数值模拟分析断层破碎带应力场分布特征;拟定巷道正常区域和断层破碎带区域的支护方案;应用支护方案后,结果表明,3条断层破碎带区域巷道变形量均不大,支护方案能够有效控制巷道断层破碎区域的围岩变形。     

巷道掘进过导水断层深孔帷幕注浆技术应用

为确保3502运输巷安全掘进过DF113断层，结合现场情况提出以深孔帷幕注浆为主、超前小导管为辅的防治水以及围岩加固技术方案，并通过锚网索梁联合支护体系降低巷道过断层期间围岩变形量。采用理论计算法确定帷幕注浆加固范围并给出帷幕注浆钻孔布置、注浆技术参数，帷幕注浆加固范围远超过巷道掘进扰动范围，可实现导水通道有效封堵；为新一步封堵围岩裂隙并提高围岩强度，在巷道断面布置超前小导管；采用锚网索梁联合支护体系，充分发挥高预紧力锚杆及锚索支护效果，降低变形量。现场应用后，3502运输巷过DF113断层期间围岩基本不出现淋水情况，同时巷道围岩变形量较小，确保了巷道安全掘进。     

回采巷道过断层施工技术

受断层影响,巷道过断层期间掘进速度缓慢,影响采掘接替和矿井生产效率。为了更好地促进矿井生产,以23上04轨顺掘进为研究对象,采用FLAC 3D软件模拟巷道过断层时巷道围岩变形量和塑性区范围,并将围岩划分为正常围岩、过渡带和破碎带3部分。根据模拟结果可知,围岩变形量和塑性区范围都在过渡带开始增大,在破碎带达到最大值。巷道采用后退卧底法过断层,并对断层破碎带及时采用锚网索、注浆、U型钢棚进行支护,通过联合支护相互配合,可以共同提高巷道支护强度,增强巷道顶帮抗变形能力。     

巷道穿断层破碎带不对称支护技术研究与应用

为了解决穿断层巷道支护技术难题,以穿南屯矿DWF10断层破碎带的西北轨道运输上平巷掘进为工程背景,综合采用数值计算和现场工业性试验的方法研究断层破碎带巷道围岩控制技术与方案。通过分析穿断层巷道围岩变形破坏机理,提出了分步联合支护技术方案,即采用"高预应力锚网支护+U型钢支架支护+喷浆支护"的初次支护和"预应力锚索支护+滞后注浆补强加固"的二次支护,巷道支护效果分析表明围岩变形已基本得到控制,为减少采区巷道断层保护煤柱宽度、提高薄煤层采出率提供了技术保障。     

超长钻孔超前预注浆在回风大巷掘进过大落差断层组中的应用

以顾北矿断层异常带区域南翼回风大巷为研究对象,根据掘前超前加固、掘后有效支护的原则,通过长钻孔超前预注浆实现水泥浆充填围岩裂隙,再配合以超前锚杆掩护巷道掘进,以36U型钢为基本支护,并在关键部位采用预应力锚杆锚索强化、全断面喷浆封闭、浅孔低压注浆充填、滞后深孔高压注浆加固等综合控制方案,实现了通过超长钻孔超前预注浆加固可以一次性穿过断层构造带区域。     

深井高应力大断面煤巷过断层掘进支护技术研究

针对深部高应力巷道过断层破碎带围岩控制困难的问题,以丁集矿东翼采区1521(3)轨顺过SF271断层异常带为工程背景,分析了断层构造带内裂隙发育、复合顶板泥化软化程度高、局部富水性强等支护难点,提出"预注浆+超前撞楔掩护架棚+二次补注浆"的联合支护方案。实践表明,该支护方案可有效提高断层破碎带内巷道围岩稳定性,确保巷道掘进安全。     

大断面巷道过大落差逆断层破碎带支护技术

针对断层破碎带内岩层裂隙发育,大断面巷道过大落差断层破碎带时,传统过断层工艺难以保证巷道稳定性和行人安全及运输的问题,根据潘三矿西三C组煤中部采区矸石带式输送机运输上山过落差为20~60m的大型逆断层的工程地质条件,制定先对断层破碎带进行预注浆,再采用中空注浆锚杆(索)超前加固顶板围岩,实施架棚支护,最后对巷道围岩进行二次注浆加固的支护方案。工程实践表明:采用"预注浆+超前支护+架棚+二次注浆"全断面一次通过断层破碎带的支护技术,使采区矸石带式输送机运输上山安全通过断层破碎带,巷道变形量小,稳定性较好。     

软岩巷道过断层预注浆加固技术及效果评价

为了预防上海庙矿区掘进巷道遇断层突水，以新上海一号煤矿治理FD5断层破碎带为例，说明了断层和巷道掘进区域顶底板水害问题，提出了“垂向钻孔超前预注浆+连排隔水帷幕”的治理思路，针对胶结疏松的的弱富水软岩岩体结构对注浆改造方案进行比选，择优选择了地表垂向钻孔预注浆方案；根据巷道掘进区域煤层和断层的空间关系布置了3排钻孔形成连排隔水帷幕。参考东部岩溶隔水帷幕经验，变更设计了适合此矿区的钻孔结构等施工工艺和各项注浆参数。注浆结束后采用单位吸水率、注浆终压、抽水试验水位观测、注浆体取芯和注浆量变化等方法对注浆效果进行综合评价。结果表明，对于侏罗系煤田弱富水软岩中断层预注浆，垂向钻进注浆改造方案可以有效保证巷道掘进的安全，减弱涌水强度。     

掘进巷道过断层施工技术应用

盛泰煤矿15201运输顺槽掘进过F3断层期间,受断层构造应力影响,巷道掘进效率低、顶板维护困难、支护效果差,针对此问题,在过断层期间采取了分层爆破施工工艺,并对巷道围岩采用"注浆锚杆+桁架锚索+钢棚"联合支护措施,通过实际应用有效控制了断层破碎区围岩变形量,提高了巷道围岩稳定性,取得了显著应用成效.     

断层破碎带巷道二次注浆加固技术研究

针对断层破碎带断层落差大、构造应力高、围岩岩性差和导水的特点,从提高巷道围岩强度和支护结构稳定性角度分析该地质状况下控制巷道变形的关键问题,并提出断层破碎带巷道二次注浆加固支护技术,并得到成功应用.