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。     

地面定向钻孔预注浆掩护巷道过断层带关键技术

为解决巷道掘进过断层破碎带存在应力集中和围岩大量变形的情况,避免发生安全事故,以淮北矿区为例,提出了地面定向钻孔预注浆掩护巷道穿断层技术体系,完善了定向钻孔施工及地面高压注浆的关键技术,成功实施了四开成孔结构,有效避免了非治理段干扰。采用分段注浆法完成了破碎带的精准治理。通过压水试验、岩性探测、注浆量、浆液扩散距离、物探巷探验证、巷道支护效果等多方面对注浆效果进行了分析评价。结果表明:地面定向钻孔在巷道层位岩性的超前探查、高压预注浆等方面优势明显,有效提高了围岩的力学性质,减少了围岩的变形量,其中最大底鼓下降61.6%,保证巷道支护安全,可提高掘进效率,减少后期维护。     

钱营孜煤矿过F22断层超前精细探查及注浆治理工程

钱营孜煤矿F22断层是矿井内一条规模最大的正断层,F22断层的准确位置、破碎带发育情况及导含水性对巷道施工的安全性构成了较大影响。在地面三维地震、瞬变电磁及补充勘探钻孔总体控制的基础上,井下通过采取超前钻探结合孔中直流电法、孔中测震、巷孔瞬变电磁探测等物探方法对F22断层实施了钻探物探一体化超前精细探查,精确查明了F22断层发育条件、破碎带及富导水性,通过针对断层影响带的管棚超前支护与预注浆及锚杆超前预注浆,对F22断层影响带及巷道围岩进行了注浆加固治理,封堵了可能的导水通道,提高了巷道顶板支护强度,保障了巷道安全穿过断层。     

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。     

巷道掘进过导水断层深孔帷幕注浆技术应用研究

针对巷道掘进过导水断层面临围岩破碎、承载能力差、支护困难,涌水量大等问题,将深孔帷幕注浆技术应用到巷道过导水断层中,取得显著效果。研究结果表明:(1)通过深孔帷幕注浆在巷道掘进轮廓线外围形成堵水帷幕圈、混凝土加固帷幕圈,降低巷道过断层期间的涌水量、提高岩层承载能力;(2)堵水、加固帷幕圈范围远大于巷道掘进引起的围岩松动圈,掘进引起围岩裂隙不会对注浆堵水效果及围岩承载力造成影响。采用深孔帷幕注浆为巷道通过导水断层创造良好环境,保障了巷道掘进安全,为矿井掘进巷道过断层防治水工作开展提供了切实可行的技术途径。     

掘进巷道过断层破碎带安全措施研究

为了保证掘进巷道安全快速过断层破碎带,提高断层附近顶板稳定性,晋城宏圣建筑工程有限公司常店项目部通过技术研究,在寺河矿东六盘区东回风大巷掘进期间过F7断层时,对破碎顶板采取了注浆、架设"π"型工字钢棚、施工撞楔超前加长锚杆支护等联合顶板控制措施,实际应用效果表明,有效提高了断层带处破碎顶板稳定性,取得了显著成效。     

巷道过断层破碎带围岩加固技术

针对煤矿巷道过断层破碎带存在支护较困难的问题,通过采用架棚充填和自制注浆管注浆的方法,实现了对破碎围岩的加固,是一种有效的掘进巷道过破碎带手段。     

软岩巷道过导水断层围岩控制技术研究

断层是制约巷道掘进安全的常见构造。针对马道头矿北三盘区皮带大巷围岩松软、掘进揭露的DF₁₀₉断层具有导水性特点,提出综合使用深孔帷幕注浆+小导管注浆对断层破碎带内导水裂隙进行封堵并加固断层带破碎围岩,使用锚索网梁+T型钢带对围岩进行支护,并依据现场实际情况对巷道注浆加固方案以及巷道围岩支护参数进行设计。现场应用后,北三盘区皮带大巷过DF₁₀₉断层破碎带期间顶板未出现淋水,同时顶板、巷帮变形量分别控制在20 mm、18 mm以内,实现了巷道围岩有效控制。     

断层破碎带化学注浆工艺技术浅析

赵固一矿回采巷道布置在煤层中,巷道应力高,顶底板岩性差,断面大,维护困难。对局部淋水、冒落、坍塌巷道进行了波雷因化学注浆加固试验研究。结果表明,波雷因化学注浆能够有效地加固断层破碎带,经济效益明显,为巷道支护和快速掘进赢得了宝贵的时间,具有一定的参考和推广价值。     

断层破碎带中巷道注浆加固设计与实践

基于酸刺沟煤矿6上107胶运巷在掘进过程中遇到断层破碎带冒落情况,采用化学注浆加固围岩的方法,分析了注浆加固原理并设计了合理的注浆工艺和注浆参数。注浆结果表明:采用深孔化学注浆加固方法,实现了该巷道的加固,消除了综采工作面过断层的各种不安全因素,保证了6上107综采工作面的顺利推进。     

高瓦斯条件下过断层技术及其应用

淮北矿业集团芦岭矿地质构造异常复杂,构造发育多,平均千米巷道内落差2 m以上的断层约有20条,目前几乎所有的煤巷及半煤巷掘进工作面均为高瓦斯掘进工作面.通过采用打地质探查孔、注马丽散方法,保证了断层带掘进施工的安全和施工进度.阐述了过断层技术方案及其施工工艺,分析了实施效果.自实施断层带注浆加固以来,实施注浆的掘进工作面从未发生过瓦斯超限现象,注浆后摆脱了瓦斯和煤尘对掘进施工的威胁,提高了单进水平.     

松动爆破在综掘煤巷快速过断层的应用

为了提高巷道掘进过断层的效率,减少断层带破岩量,控制断层带附近围岩破碎现象,在2062巷过F4断层时采用俯斜爆破法施工工艺,并采取超前管棚支护、注浆、铺设钢筋网、施工组合锚索以及架设梯形棚联合支护,减少了掘进机破岩量,降低了掘进机故障率,有效控制了断层带顶板破碎、下沉,应用成效显著。     

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。     

高矿化度矿井水磁化配浆及在巷道过断层中的应用

为保障构造复杂区大巷安全快速掘进,超前对断层及其破碎带进行注浆加固。通过室内实验研究了高能磁和高矿化度矿井水对黏土、水泥浆液性能的影响。依据钻孔探测结果采用分类注浆技术,对断层及其破碎带进行了实践加固。结果表明：通过高能磁和高矿化度矿井水对浆液改性,可以提高黏土浆液的抗渗性约1个数量级,缩短水泥浆液初凝时间43min,提高水泥试块抗压强度30.8%-31.1%。对断层破碎区以改性水泥浆液注浆加固为主,对断层相对完整区以改性黏土浆液注浆封堵为主,对断层-巷道交汇区以化学浆液注浆为主的分类注浆技术有效保障了大巷安全快速通过断层。研究成果为构造复杂矿区巷道过断层提供了借鉴。     

工作面断层带静动压分步耦合预注浆加固技术研究

为解决煤矿工作面在推采过程中遇到具有复杂原岩应力环境及受采动活化影响的断层带时，面临顶板与煤壁支护困难，停采停面加固破碎围岩开采效率低，开采成本高与安全性差等系列问题，采用UDEC数值模拟方法建立了工作面断层活化模型，分析了断层构造带区域原岩应力分布特点，工作面开采过程中断层活化过程及期间岩体裂隙发育演化规律，提出了从被动过断层到超前工作面预注浆加固断层构造带的断层治理思路，确定了静、动压2阶段分步预注浆的合理有效距离为超前工作面300～400 m和30～50 m。通过对断层构造带平行与扇形注浆孔的分级递进式布置、高压注浆设备的计算选型与泵效校检、“两堵一注+排气管”耐高压（15～20 MPa）定位封孔方式的设计与强度验算，形成了帷幕注浆（0～10 m孔）、浅孔注浆（10～30 m孔）、中深孔注浆（30～80 m孔）和预留深孔注浆（80～130 m孔）相结合的静动压分步耦合预注浆断层带加固关键技术，实现了注浆压力5～15 MPa、注浆流量0～6 m³/h、注浆范围0～150 m的远距离高压注浆，达到了超前工作面30～400 m预注浆加固断层破碎带煤岩体的目的。该技...     

巷道顶板注浆后构造破碎带围岩应力及变形演化规律

淮北矿区地质构造复杂,采掘工作面过断层频繁,生产条件十分恶劣。对井下水平(倾斜)巷道破碎带进行地面预注浆加固,可有效控制巷道变形,避免巷道围岩产生塑性破坏。青东煤矿936工作面位于83采区。该采区含可采煤层3层,浅部以主采煤层露头及大马家断层为界,深部至吴坊断层和F3断层。根据该矿936工作面工程地质条件和开采设计,采用数值模拟方法,对注浆与不注浆2种条件下的巷道掘进和工作面回采过程中的围岩应力、变形做了对比分析。     

断层水害防治技术应用研究

位于承压含水层上巷道掘进过导水断层时,在承压含水层水压和围岩应力变化的因素下,会导致承压含水层裂隙发育,断层破碎带形成导水通道,承压含水层与断层破碎带发生水力联系形成突水通道,对巷道安全掘进带来威胁,极易发生突水事故。针对上述问题,通过分析井田水文地质条件、超前探查掌握断层及其防范承压含水层的水文资料,综合分析断层的导水性及承压含水层的区域富水性,按照公式进行突水危险性水害预测理论计算。根据综合分析和理论计算结果,采取对断层破碎带预注浆加固、断层两盘含水层治理改造、承压含水层疏水降压和加强巷道支护的综合防治措施,消除了承压水害和断层水害,保障了巷道安全过断层。     

巷道过断层破碎带施工技术研究

巷道围岩塑性区的破坏范围和围岩变形量在断层破碎带较为严重,对南阳煤业公司3206工作面轨道顺槽断层带采用FLAC^3D软件进行数据模拟,在过断层时采用锚索网、注浆加固、支棚等技术措施方案。监测结果表明:该过断支施工技术方案能有效地减小巷道围岩的变形量,提高巷道稳定性。     

巷道过含水断层破碎带的注浆加固技术

冀中能源郭二庄矿-300 m南大巷在掘进至3232号导向点时遇到含水断层破碎带,为了解决在该破碎带难以掘进和支护的问题,利用注浆加固技术,选用新研制的高效改性聚亚胺树脂注浆加固材料对该含水断层破碎带进行了注浆加固,实验室内的注浆固结体强度试验表明:高效改性聚亚胺树脂注浆加固材料能够明显提高破碎岩体的力学性能.现场监测结果表明:采用该材料进行注浆加固,能够降低围岩的孔隙率、封闭水源,同时加固了破碎围岩,提高了围岩的整体稳定性,使注浆巷道围岩的变形速度得到有效控制,使南大巷的掘进工作成功通过了含水断层破碎带.