含水破碎带（共7篇）
含水破碎带 篇1
1、前言
焦家金矿14中段焦家贯通巷工程设计掘进断面3.6m×3.4m,支护方式为喷混凝土5cm,新主竖井与盲竖井剩余140m焦家贯通巷,岩石破碎,裂隙发育,涌水达400m3/h。在先期施工过程中,含水破碎带围岩受到爆破震动影响,稳固性极差,不及时支护就出现片帮冒顶,甚至涌水事故,给施工带来很大困难。
2超前支护措施
含水破碎带给巷道施工带来安全隐患,按正常掘进施工方式无法进行,经研究,决定采取管棚联合U型钢支架超前支护措施。巷道打眼过程中探到岩石破碎且有涌水,立即停止作业,先在掌子面安装一架U型钢支架,钢支架与围岩之间用φ30圆钢固定牢靠,然后在U型钢支架上部打眼,安装钢管。打眼采用YT-28气腿式凿岩机,钻头直径50mm,钢管直径30mm,钢管长度3m。钢管间距不大于20cm,外漏长度不大于1m,保证深入岩石内深度大于2m。钢管安装完毕后,用Φ14钢筋将钢管与U型钢支架焊接牢固,形成管棚。采取短掘短支,每一炮钻眼深度不大于1m,确保放炮后剩余1m管棚仍然深入围岩中,与U型钢支架一起支撑破碎围岩。放炮后,处理完浮石后出渣,出渣结束后,立即进行钢支架支护,钢支架与上一架钢支架采取[14槽钢焊接牢靠,并用φ30圆钢固定在顶帮围岩中,顶板与两帮空隙用水泥条填实。此项工作完成后,再进行管棚施工,以此类推,直至施工完含水破碎带巷道。
2.1 U型钢支架施工工艺流程
(1)放中、腰线→挖柱窝→立棚腿→上棚梁→加固→背板。
(2)设计棚距为1m,根据中线及设计棚距找出柱窝位置,再按中腰线把柱窝深度挖够,柱底部要预埋槽钢或钢板。
(3)在柱腿上画出腰线所在位置,把立柱放在柱窝内,使柱上腰线和帮上腰线一致。
(4)用拉条固定立柱以免倾斜。
(5)检查支架的垂直度和扭斜度,超过质量标准规定的允许误差范围时要调整,根据顶梁中间放下的垂线和两个柱脚之间连线的水平间距,就能确定支架是否垂直,根据巷道中线和两立柱之间连线是否垂直,校正支架是否扭斜,并进行调整。
(6)背帮、背顶:上背板时要上一块,填一块(把背板和岩帮之间空隙用槽钢或水泥条填满),并且要目测检查所上背板是否平整,背帮时应两侧对称进行。
(7)棚子与棚子之间应用金属拉杆通过螺栓夹板或槽钢等互相紧紧拉住或打入撑柱撑紧,加强支架强度。
2.2钢棚施工工艺流程
(1)在工作面周边轮廓线腰线以上按间距100mm打一排长3m、直径φ40的超前管棚钢管,打入的方向和角度与巷道周边前掘方向、坡度显上抬外展方式,管棚外抬角度为10°,钢管外露0.5m,搭接在U型钢支架上,焊接或用铁丝绑定;剩余的管棚生在岩石内,起到护顶的作用,形成超前支护。
(2)采用一掘一架一喷混凝土的施工工艺,钻眼爆破时严格控制装药量,欠挖处使用风镐处理,喷混凝土采用锚喷网支护。
(3)严格执行“敲帮问顶”制度,每次作业前和施工过程中,要使用长短撬棍敲帮问顶,撬净浮石。
(4)每循环作业后,要仔细对U型钢支架及管棚进行安全确认,发现不稳固后,要进行加固处理。
管棚及U型钢支架结构如图1所示。
3结语
通过管棚联合U型钢支架超前支护在焦家金矿14中段焦家贯通巷含水破碎带的成功应用,14中段焦家贯通巷于2014年1月19日顺利贯通,比计划工期提起11d贯通,有效解决了深部开拓通风及作业环境温度高的问题,创造了井塔建设期间井上、井下平行作业的有利条件,为焦家金矿新主竖井8 000t/d提升能力的形成提供了保证。存在有含水破碎带施工巷道的各矿山可借鉴应用。
摘要：在含水破碎带施工中,围岩受到爆破震动影响,其稳固性差,容易出现片帮冒顶,甚至涌水事故,给施工带来很大困难。在爆破之前,必须采取超前支护措施,防止围岩冒落,避免出现安全质量事故。
关键词：管棚,超前支护,施工工艺
参考文献
[1]赵乐刚.密排管棚支护在富水石英岩破碎带中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2014,(1).
掘进时如何通过破碎带 篇2
关键词：破碎带,掘进,施工工艺
巷道掘进过程中, 较难通过的就是遭遇地质构造如断层、陷落柱、裂隙、褶皱、地质松软层等。而最难通过的就是由于这些地质构造而形成的顶板破碎带。
顶板破碎不是成块的下落, 而是如“鸡粪”一样伴随着大小不等的砟块随时从顶上流下来, 支架也被砸的歪三扭四, 造成巷道无法向前掘进。上至地区主管区长, 下至每一名施工人员往往一筹莫展, 一时陷入困境。
我公司矿井资源枯竭, 主要靠开采边角残煤、煤柱为主, 老空多、地质构造多, 地区压力大。里12262底层工作面, 位于矿井井田南部, 原使用采煤机对该区域已进行过开采, 现开掘的区域, 属于第一次开采时, 经过改造甩掉的煤柱后的底层复采 (因为原构造多、煤层薄, 未计划采底层) , 顶板破碎。在这样的条件下, 曾经顺利地通过三处顶板破碎带, 顺利掘进了该工作面, 摸索了一些经验, 在此向大家介绍如下:
1 掘进过程中支架的选取
在支架选取时, 我们对几种常用矿用支架的优缺点进行了对比, 最终确定采用U钢支架通过破碎带。因为U钢支架具有以下优点:
承受压力大, 支撑时间久, 支架整体性好、性能稳定、连接安全可靠, 具有可缩性和可靠的承载能力, 适应松软围岩的载荷和变形, 有可靠的质量和超强的性能, 提高巷道使用寿命, 断面利用率高, 支撑时间久, 降低巷道的维修率, 减少安全事故的发生, 特别是在动压区收缩性好, 不容易压坏支架等。
2 掘进方式的选取
掘进时, 因为是通过破碎带所以不利于掘进机械作业, 只能采用放震动炮配合风镐进行破煤、岩作业, 装岩时由于装岩机械的导向轮无处固定, 所以只能采用人工装砟, 作业方式只能采用放震动炮配合人工装砟作业的方式。
3 掘进顶板的控制
对于顶板的控制首先我们选取了注水泥浆的方法, 但是由于顶板有淋水, 所以这种方式效果不太理想, 其一是注水泥时水泥不容易加注;其二是既使强行注浆, 凝固效果也不理想。我们想到了注化学浆, 但是注化学浆容易失火, 且《安全施工措施》还得经集团公司审批, 最终结果如何也是个未知数, 所以控制该处顶板只能采用人工超前打撞楔的方法人工控制顶板了。
4 施工过程及工艺
4.1 破岩
由于是过顶板破碎带, 为了减小破岩时对巷道围岩的震动, 又考虑到局部围岩较硬, 故尽量选取放震动炮配合风镐、手稿进行破岩。作业时要小点炮, 控制好钻眼深度、角度, 严格控制好装药量, 尽量做到震疏松煤、岩体即可, 减少放炮对架棚的影响。如果出现欠挖时要采用风镐、手稿找好规格, 然后迅速地挑好梁, 在每架梁的上部用大底梁接顶。这是关键的一步, 如果充填不接顶, 又是下山掘进, 一旦顶板开始流砟, 将来便难以控制流砟量及流砟时间。假如裱褙没有接顶, 又加之顶板有水, 一段时间后, 一旦水把全部煤、岩体泡透后, 它就会变成豆酱一样的流体, 只要开始流煤、砟, 只有把煤、砟全部流完后才能停止, 最终导致每个班都在出煤、砟, 而不能向前掘进。
4.2 装岩
由于所掘进的巷道周围围岩疏松, 装岩机导向滑轮无法固定。但是即使这样, 装岩机导向滑轮也坚决不能在U钢支架上。因为本来巷道顶板就不好, 再在支架上挂滑轮对支架进行晃动, 一是顶板流砟更难控制;二是出现支架歪扭, 甚至不迎山。这些情况将来再做处理相当困难。
5 支护
在支护时尽量缩小棚距乃至密扣, 方法是在前探梁的中间再跳棚梁。为保证所使支架具有一定的稳定性, 要在每架的柱跟选取固定的位置打好撑木。前探梁要保证每个销子紧固有效。在上好梁后, 每三架支架要用坡度轨将梁口找平, 以求梁平。所有支架一定要加密裱褙, 所有金属支拉杆要全部打齐紧固有效。卡兰螺丝确保紧固度, 又因为不全是新U钢, U钢口不一定完全符合, 所以下一班要对上一班U钢卡兰进行二次紧固, 确保U钢搭接在允许范围之内。如果底板松软要在每架的柱根穿鞋或加垫板梁, 以防止支架下沉。从而达到了煤、岩巷顺利通过顶板破碎带的目的。
参考文献
[1]郭福中.锚网喷+锚索+可伸缩金属钢架联合支护在过断层破碎带中应用[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2010 (10) .
[2]姚绍强.岩巷下山穿煤层破碎带施工技术与实践[J].价值工程, 2011 (23) .
[3]王在泉, 王建新, 郑颖人, 张黎明.局部破碎带渗水条件下海底隧道稳定性的有限元极限分析[J].岩石力学与工程学报, 2007 (S2) .
[4]王昆明, 唐德高, 贺虎成, 刘记军, 杨夫礼.破碎带对地下坑道动力响应影响的数值分析[J].防灾减灾工程学报, 2007 (01) .
断层破碎带化学注浆加固技术 篇3
大社矿东北大巷煤柱工作面开采2#煤, 是回收大巷煤柱的工作面, 周边均为采空区, 埋深450m左右。2#煤直接顶为粉砂岩, 与煤层交接处有0~0.3m泥岩。运料巷在掘至92117探巷处遇一落差10m起断层, 受此影响, 巷道顶板破碎严重, 最大空顶达8m, 虽采取打穿杆、接顶摆木垛等方法, 但仍难控制片帮冒顶。为有效避免顶帮大面积垮落, 增加安全系数, 决定采用注化学浆的加固新技术, 对该断层破碎区进行超前黏结加固。
2 化学注浆加固技术发展现状及固化机理
利用有机高分子材料进行破碎煤岩加固是国外二十世纪70年代发展的新技术。我国在二十世纪90年代初开始研究, 并取得较好成绩。
在煤岩体掘进前进行超前注浆, 利用浆液充填固结围岩裂隙, 提高围岩体强度, 保持稳定。超前注浆时浆液除将较大的裂隙充填满, 还将一些封闭裂隙、小裂隙压缩, 甚至使其闭合, 提高围岩的弹性模量和强度。浆液经挤压渗透到围岩裂隙中固结, 形成网络骨架, 具有良好韧性和黏结性。
3 注浆材料及技术性能
材料选用河北省化工院生产的凝聚1号。它是一种高分子聚合物, 由A、B两种料组成, 具有较好渗透性, 与煤岩体有较高粘合力, 使用时将A、B料按1∶1比例注入破碎煤岩体后, 混合反应膨胀凝固, 形成致密网络骨架, 达到加固作用。
4 加固技术施工工艺
4.1 注浆设备及动力系统
采用风动钻机配合Φ42mm钻杆钻头、ZBQS-12/10矿用气动双液注浆泵。动力系统通过高压管路向注浆点供风, 接头为Φ25mm高压管, 供风量≥3m3/min, 供风压力≥0.5MPa。
4.2 注浆孔布置及注浆压力
根据煤岩体特点和加固工艺, 采用预先超前加固7m再向前掘进4m, 的方案。巷帮根据围岩情况决定是否注浆。前顶部采用单排孔, 每孔深6m, 注浆管长5~6m, 封孔1.2m。注浆循环断面布置4根注浆管。从上部开孔, 间距1m。注浆管密度、深度和角度根据顶板情况进行调整。根据断层带煤体的承受力和最小抵抗面及围岩条件, 当供风量不低于3m3/min, 供风压力不低于0.5MPa时, 注浆终压应为10~15MPa, 扩散半径1.1m左右。
4.3 注浆量预计
式中:λ—浆液损耗系数取1.4;R—浆液扩散半径取1.1m;H—注浆长度取6m;η—孔隙率取0.6%;β—浆液充填系数取0.8;1.3—平均重复注浆系数;r—浆液密度1200 kg/m3;
则:Q单=1.4×3.14×1.12×6×0.006×0.8×1200/1.3=141kg
Q循环=Q单×N=141kg×4=564kg
4.4 施工工艺及要求
审帮问顶→检查瓦斯、其他有害气体、温度→排瓦斯其他有害气体→打注浆孔→迎头插注浆管→开始注浆→安排专人观察注浆量→检查注浆期间的瓦斯、温度等情况→注浆结束→检查注浆地点瓦斯、一氧化碳、温度。
(1) 两种浆要分区存放于干燥通风场所, 桶口要密封;搬运中避免冲击破损。
(2) 注浆区要清干净非煤易燃物, 若无法清, 应采取隔离措施, 注浆场须配至少两台灭火器;施工点要审帮问顶, 然后进行钻孔, 检查质量, 安装注浆管和封孔器。
(3) 注浆人员施工期间必须戴防护镜、橡胶手套等防护品。作业场须备有清洁水, 如浆不慎溅到皮肤或眼睛内, 应立即用清水冲洗, 严重者立即就医。
(4) 注浆中发现煤壁松动、漏浆、压力下降、停风水等, 应停止注浆。注浆孔附近1m内煤壁温度到35℃、下风侧风流温度超26℃或下风侧5m内CO含量到0.0005%时, 必须停止注浆。
(5) 注浆完后, 按注浆量的60%进行注水降温, 并24小时内观察是否有异常。
5 结束语
通过对东北大巷煤柱运料巷进行化学注浆加固, 对松散体进行了有效黏结, 使之成为整体, 提高了围岩的力学性能和承载能力, 为巷道安全快速掘进提供了有利条件, 是煤矿巷道维护的一项实用技术。
摘要：东北大巷煤柱巷道在过断层破碎带时, 顶板破碎严重, 空顶大, 通过采取化学注浆技术对巷道经行加固, 改变了巷道围岩的力学性质, 为巷道的安全快速掘进提供了有利条件。
浅析隧道断层破碎带注浆工艺 篇4
1 工程地质条件
根据建设部综合勘察研究设计院提供的岩土工程勘察报告,隧道开挖深度范围内的土体工程地质和水文地质条件如下:1)工程地质条件:①填土层;①1杂填土层:杂色,以建筑垃圾为主,中下密度;①2素填土层:黄褐色,以粉土、粉质黏土为主,中下密度,该层厚度为1.0 m～2.5 m;②粉土层:褐黄～灰黄色,结构较好,可塑～硬塑,厚度为2.5 m～4.3 m;③粉质黏土层:浅灰～褐黄色,结构较好,可塑～硬塑,③1夹粉土层透镜体,厚度为6.7 m～7.9 m。2)水文地质条件:根据勘察报告,隧道开挖深度影响范围内存在上层滞水,含水层为粉土②层,静止水位埋深为1.6 m～2.78 m,主要来源为大气降水、管线渗漏。
2 施工方案设计
1)施工目的:本工程主要以改善地层松散的性状为目的,以及止水,使隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性,实现加固目的,保证隧道掘进时,拱顶土体不产生塌落从而保证暗挖施工顺利进行和施工安全。2)施工方法选择:本工程采用双重管无收缩注浆工法,对隧道作业面前方的起拱线以上3 m部分土体及侧面2 m部分土体的范围进行辐射型注浆加固处理,形成具有一定强度的复合地基,以达到稳固土体的预期目的。
3 注浆加固
1)注浆材料。
a.其特性对地下水而言,不易溶解;b.对不同地层,凝结时间可调节;c.高强度、止水;d.注浆材料配比:A液,B液,C液硅酸钠:130 L;水:70 L;Gs剂:8.5%;P剂:4.5%;DHP剂:6.7%;GOX剂:7.1%;水泥:47%;DHP剂:5.6%;GOX剂:4.2%;XPM剂:5.4%;水:200 L。注:溶液由A,B液组成;悬浊液由A,C液组成注浆时,将根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度。
2)注浆范围的设计。
经计算,出线沟暗挖隧道土体注浆加固范围确定如下:a.隧道结构外轮廓线:左右两侧各2 m以内的土体;拱部以上3 m以内的土体;底部不加固。位于回填土内的隧道全段面加固,位于天然土层内的隧道仅加固隧道开挖范围外的两侧各2 m,上部3 m的范围。b.断面纵向每次加固长度12 m。c.采用垂直、水平和斜向成孔、注浆加固。
3)注浆孔的布置。
根据隧道结构及地质状况,注浆孔于开挖断面上呈正方形布置,间距0.7 m。
4 施工部署及工艺流程
4.1 施工部署
1)加固区长度每段12 m,开挖时预留3.0 m,以防下一次注浆时浆液外溢。2)水平加固区采用由中心部→外围或外围→中心部,并采用隔孔注浆施工。3)如现场地面施工条件具备,为缩短工期,采用地面垂直注浆方案。
4.2 工艺流程
1)钻孔:根据设计要求,对准孔位,根据不同入射角度钻进,要求孔位偏差不大于2 cm,入射角度偏差不大于1°;2)注入浆液:成孔后开始注浆,注浆压力0.3 MPa～0.5 MPa;3)拔出注浆管,封堵注浆孔:采用黏土或其他材料封堵注浆孔,防止浆液流失;4)冲洗注浆管:注浆完毕,应立即用清水冲洗注浆管,必须采取适当措施处理废水,搞好清洁工作;5)转入下一孔位施工。
5 施工操作要点
1)超前探水。巷道预注浆堵水与加固,第一步应打探水孔,重点是取好岩芯,判好层。探孔结束时,可以做简易注浆,以便第2步做好注浆堵水加固工程的施工设计。2)钻孔布置。a.布孔形式与孔数。宜根据注浆目的选择是直孔还是放射孔。该矿施工的31400轨道下山巷道宽度2.8 m,高度2.6 m,面积6.98 m2,注浆孔位沿巷道周边布置,起拱线以上布置6个钻孔,左右底角各布置1个孔,径向向外辐射,孔底落眼在巷道荒径以外1.5 m～2.0 m。b.钻孔结构。开孔采用D127 mm无芯钻进,钻进中及时加导向岩芯管,钻至10 m深度,下入D108×4.5 mm孔口管,此后采用D75 mm钻头钻至终孔。3)注浆段长的选择。由于井下不宜用止浆塞分段注浆,为保证钻注质量,要根据围岩性质、构造和裂隙发育、断层带破碎程度,一般注浆段长选择3 m～4 m。4)钻注顺序。首先钻注孔口管段,孔口管按设计埋设完毕后养护24 h～48 h,按常规做压力试验,试压合格后方可向前钻注。岩帽段一般控制在3 m～5 m,采用小段高,定压、定量分次下行式注浆法直到岩帽设计深度,然后岩帽全段复注。待岩帽段全部孔达到注浆要求后,方可转入正常注浆段的钻注工作。注浆段要根据地质、水文地质等条件严格划分段高,分段前进式施工。5)注浆参数的选择。a.注浆压力,是推动浆液克服各种流动阻力,使浆液扩散,充填密实的动力,是注浆的重要参数。在基岩裂隙中,宜采用2倍～2.5倍静水压力,在软岩和破碎带中,初期宜采用1.5倍～1.6倍,中期采用2.0倍～2.5倍,后期为3.0倍～3.5倍的静水压力。b.注浆流量。在基岩裂隙中流量以50 L/min～60 L/min为宜,在软岩和断层带中,以不小于20 L/min,稳定时间不小于15 min较合适c.注入量。施工中浆液注入量可按下式计算:Q=AπR2 HNB/M,其中,A为浆液消耗系数,一般取1.3～1.5;R为以中腰线交点为中心的浆液有效扩散半径,m;H为注浆段高,m;N为平均裂隙率,一般取0.01～0.05;B为浆液充填系数,一般取0.9～0.95;M为浆液结石率,取0.85。研究表明:注入量还和注浆压力有密切关系。不同条件下,要有合理的注浆压力来保证浆液注入量。另外,注入量也可以注浆孔涌水量大小和冲洗液漏失量大小来定。d.浆液浓度。相同条件下,浆液越浓,粘度越大,扩散距离越小,当然,浆液的结石率也随浓度而增加。浆液浓度的选择与调整直接关系到注浆的进度和工程质量。基岩裂隙水一般应以浓浆为主,当连续注浆0.5 h不见升压或吸浆量不下降时,要提高浆液浓度,当水灰比小于1.0时,每个浓度级连续注入40 min～50 min后再提高浆液浓度。
6注浆效果
巷道掘进至F13断层破碎带2 m时,出水量2 m3/h～26 m3/h,稳定在15 m3/h左右。对断层带注浆堵水加固后,掘进时可观测到断层带内裂隙被浆液充填得非常密实,实测断层带内涌水量为0.2 m3/h～0.3 m3/h,砂岩段0.3 m3/h～4 m3/h,达到了设计要求,巷道施工顺利通过了F13和F15断层。
7结论与建议
含水破碎带 篇5
关键词：掘进,巷道,过断层,破碎带,支护
1 巷道变形与破坏的主要影响因素分析
1.1 煤矿开采深度的影响。
随着煤矿机械化程度的不断提高, 煤矿巷道开采深度也在不断增加, 同时承应力也在不断增加, 这就使得巷道的变形及破坏程度不断加大。另外, 原始岩温也随着开采深度的增加而增高, 这样就会使围岩由脆性变形向塑性变形转化, 容易使巷道产生塑性变形。
1.2 煤矿地质构造的影响。
在煤矿掘进过程中, 靠近断层地段的岩性相对来说特别破碎, 岩层层理、节理发育, 裂隙较大, 支护起来难度很大。
1.3 巷道支护方式与质量的影响。
煤矿巷道支护一般采用锚网喷支护或采用刚性金属支架支护, 对巷道的控制效果影响较大。
2 现有断层破碎带掘进巷道支护方式及其存在问题分析
2.1 断层破碎带区域掘进巷道支护方式
(1) 多次尝试, 二次成巷, 时时监控顶板。这种支护方法指的是在断层破碎带上创造一个断面, 而后采用锚杆、锚索等进行支护, 最后继续开掘巷道。 (2) 减小锚杆之间的距离, 增加锚索的补强作用。 (3) 拉网防治岩石连带脱落。如果巷道内存在较大断层, 岩石就极有可能会发生大面积脱落现象, 从而引起巷道失稳问题。所以, 为有效避免上述问题, 可采取拉网支护措施, 这样还可以防止巷道变形过大。 (4) 巷道顶侧面添加混凝土, 加固巷道, 减少巷道的风化程度。
2.2 现有断层破碎带掘进巷道支护存在问题
在巷道顶部支护工作完成的同时, 其下部岩石却受到了一定程度的破坏, 随着时间的延长, 使用上述支护方法支护的巷道则会出现变形, 一般情况下, 在接近断层4m左右区域往往存在较大的变形, 从而影响到巷道的稳定性。
3 断层破碎带掘进巷道支护技术新方法
3.1
在施工之前, 必须做出预案或进行超前钻探工作, 若存在断层破碎带, 则采取支护措施。
3.2 当施工区域与断层相距9m左右时, 则需要采用以往的支护方法对巷道进行加固, 可采取增加锚杆的措施。
当这一距离变为5m左右时, 可在巷道顶板涂上一些具有强烈黏附作用的化学物质, 这样可以有效实现巷道顶板岩石的固定, 从而避免其风化和脱落。
3.3
当这一距离为3m左右时, 必须加强对巷道顶板侧面的监督, 并结合断层破碎实际情况, 加固巷道, 做到装药量少、炮眼少, 以避免加剧断层的破碎情况。在接下来的掘进工作过程中, 可采取挂网施工方式, 还应及时预警, 在切割工作结束后, 还应进行预警, 这样可以有效避免大面积垮落问题。随着工作的推进, 还应实行超前锚支护, 并及时预警。
3.4
在进行断层破碎带掘进过程中, 可采取混凝土支护方式, 以加固巷道。
3.5 施工时, 为保证巷道的稳定性, 必须加固巷道顶板, 而后进行架棚与超前锚联合支护, 这样可进一步加固巷道顶板。
要想实现断层巷道的整体稳定, 必须从施工开始就做好顶板的维护工作, 以避免其出现大规模脱落问题。
4 掘进巷道过断层破碎带时的安全措施
掘进巷道在通过断层破碎带时, 由于围岩强度较低, 稳定性较差, 帮顶压力较大, 在安全技术方面应做好以下工作: (1) 加强巷道掘进地点的地质调查工作, 根据所掌握的地质资料, 及时制定科学、具体的、有针对性的施工方法和安全措施。 (2) 巷道在破碎带中掘进, 应该做到一次成巷, 尽可能缩短围岩暴露的时间, 减少顶板出露后的挠曲离层。 (3) 施工中严格执行操作规程和交接班制度、安全检查制度、随时注意观察围岩稳定状况的变化, 及时掌握断层等构造出露的时间, 一旦发现预兆要及时处理, 防患于未然。 (4) 掘进工作面邻近断层或穿断层带时, 巷道支护应尽量采用砌碹或U型钢可缩性支架支护, 棚距要缩小。 (5) 减少爆破装药量, 降低因爆破对断层带附近破碎顶板的震动。 (6) 减少空顶距, 及时支设临时支架, 永久支架要跟上, 滞后距离不能大于2-4m。 (7) 巷道支架背板要严实, 一方面提高支架对围岩的支护能力, 另一方面防止掘进中漏顶或漏帮。 (8) 当断层处顶板特别松软、破碎时, 要采用超前支护的办法管理断面不稳定顶板。 (9) 在顶板岩性突变地段, 要及时打点柱支护突变顶板。
5 结论
总体来说, 随着煤矿机械化程度的不断提高, 煤矿的开采产量也在逐年的增加, 这就要求煤矿工程技术人员在进行煤矿施工的过程中安全有效地解决好施工中出现的问题, 特别在解决断层破碎带掘进巷道的问题上, 采用科学有效的、有针对性的措施, 切实做好巷道的维护工作。作为煤矿的工程技术人员还应该总结实践生产中的经验, 结合矿井的地质情况, 总结出合理的实用的断层破碎带掘进巷道支护技术, 以确保施工人员的安全, 从而促进矿井的可持续发展。
参考文献
含水破碎带 篇6
某高速公路某段隧道为双洞单向行车隧道, 左线隧道暗洞长1.327 km, 右线隧道暗洞长1.357 km, 隧道为该高速公路工期控制的重点工程。隧道位于山区内, 高程2 080～2 200 m, 相对高差一般100～200 m。本地区所处为天山褶皱系。沿线地层主要为填筑土。第四系洪积的圆砾土、角砾土及震旦界青白口系的石灰岩及下古生界砂砾岩、断层角砾岩及泥岩。
库松木契克断裂 (F1—1) , 该断裂为逆断层, 为更新世晚期活动断裂, 全新世以来没有活动, 为非活动性断裂。在YK574+320附加与路线大角度相交。断裂带为断层石灰岩及断层泥岩。
2渗 (涌) 水特征
由于裂隙的发育程度受岩性和褶皱构造控制, 而石灰岩和泥岩裂隙发育的差异非常明显。同一个石灰岩层其中的裂隙相互贯通, 石灰岩成为相对的含水层。泥岩则由于其软塑性, 裂隙细而密, 含水导水性差, 成为相对的隔水层。F1—1断层上盘为泥岩夹强风化石灰岩, 地下水受雨水和冰山融水补给。重力作用下, 通过地表出露的裂隙和风化带裂隙下渗到断层。因此, F1—1断层富水, 泥岩起到隔水层的作用, 使裂隙中地下水有一定水位高度。根据开挖后隧道内涌水量观测统计, 观测涌水量与时间曲线见图1。
3隧道渗 (涌) 水特征
隧道涌水量由两部分组成:其一是静储水量, 是指隧道开挖前实际存在含水层中的地下水。其存储水量的大小取决于含水岩层的厚度和孔隙、裂隙或溶洞的大小和数量;其二是动储水量, 是指隧道开挖后揭穿含水层以后, 大气降水或者地表雪山融水等, 通过裂隙下渗到隧道成为涌水量的一部分。其大小取决于含水围岩的规模、补给因素、地表径流条件。
当隧道涌水量以静储水量为主时, 初期涌水量很大, 表现为突水, 由于没有充足的动储量补给, 静储量在施工排水中将不断衰减, 长时间后地下水被完全排干, 最后仅为渗水 (见图2中曲线a) 。该隧道涌水随时间和空间的变化表现为静储量为主。以动储水量为主的含水围岩, 出现涌水时, 涌水量往往由小到大变化, 然后趋于与动储水量相对稳定的值, 即动储水量等于补给量。该隧道由于受冰山融水的动态补给, 而具有动储量特性。水量随时间的变化表现为前期的增长, 后期逐渐平稳保持一个平稳的状态 (见图2中曲线b) 。
4渗 (涌) 水处理措施
该隧道围岩破碎渗涌水量大, 开挖后渗涌水一直顺着裂隙排出, 长时间冲刷对围岩自稳及结构稳定性造成不利因素。必须对隧道渗涌水进行处理, 其具体处理措施包括。
对该段隧道渗涌水地段, 由起拱线上1.2 m范围加密注浆孔注浆止水。采用长5 m, Φ42带孔小导管, 0.5×0.5 (m) 矩形布置, 共三排。第一排布置在起拱线上0.2 m位置, 第二排距第一排0.5 m, 第三排距第二排0.5 m。具体施工要求如下:
(1) 小导管钻孔前在作业面上用油漆标示出孔位, 控制好间距。如与已进行了注浆的孔位重叠, 可适当调整位置;
(2) 小导管应预先加工, 入孔端管壁钻设Φ8孔, 孔距0.15 m交错布置, 端部加工成锥形;
(3) 钻孔应做到:孔壁圆, 角度准, 孔身直, 深度够, 岩粉清洗干净。当出现严重卡钻、孔口不出水时应停止钻孔, 立即注浆。钻孔结束后应掏孔检查, 确认无塌孔和探头石。孔口位置允许偏差为±5 cm;
(4) 钢管插入后, 对孔口端钢管与孔壁间的空隙用锚固剂进行封堵, 封堵长度不小于10 cm, 避免跑浆。端部焊接镀锌钢管, 以便安装止浆阀;
(5) 注浆前应平整所需场地, 检查机具设备, 并准备注浆材料;
(6) 注浆浆液采用水泥浆液, 水灰比暂定为1∶1, 可加入适量速凝剂, 根据试验及现场注浆效果进行调整。注浆压力控制在0.5～1.0 MPa之间;
(7) 注浆顺序先注无水孔, 后注有水孔, 从拱顶顺序向下进行。如遇窜浆或跑浆, 则可间隔一孔或数孔灌注。注浆过程中应经常检查孔口注浆压力的变化, 发现问题, 及时处理。注浆结束后, 应利用止浆阀保持孔内压力, 直至浆液完全凝固;
(8) 单孔注浆结束条件:注浆压力达到终压 (1MPa) ;浆液注入量达到计算值的80%以上;全段结束条件:所有注浆孔均已符合单孔结束条件, 无漏注情况;注浆后必须对注浆效果进行检查, 如未达到要求, 应进行补孔注浆;
(9) 注浆过程中, 做好注浆记录。
5结束语
隧道断层破碎带的渗漏水对隧道施工及建成后的运营带来很大的影响, 认识了解渗流水特征后有针对性的采取科学合理的治理具有现实意义。该工程隧道在开挖掘进中, 一直进行隧道内渗 (涌) 水观测分析及治理得出以下结论:
(1) 隧道开挖后渗涌水点分布过多, 说明隧道内岩体裂隙连通性好;
(2) 隧道开挖掘进中, 涌水量以静储水量为主, 初期储水量很大, 表现为涌水随时间推移, 涌水量逐渐下降。以动储水量为主的含水围岩。
(3) 对注浆地段加强监控量测, 及时反馈信息更好的指导施工。对注浆完成的地段及周边加强观测, 对仍渗涌水的地段水量、出水点的变化情况记录, 结果表明治理效果明显。
参考文献
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含水破碎带 篇7
关键词：软弱围岩,断层破碎带,施工技术
0前言
在洞库工程掘进施工过程中, 需要根据不同地质条件, 采用相应施工控制技术, 以保证洞库施工安全、高效。本文对软弱断层破碎带的地质特点以及形成原因进行简单的论述, 并结合某洞库工程施工实际, 分析研究了软弱断层破碎带的掘进施工控制技术。
1 软弱断层破碎带的地质特征及形成原因
断层破碎带是指在地质运动中两块断层相互挤压, 使断层附近的岩石破碎, 形成破碎带, 这种破碎带就叫做断层破碎带, 也称作断裂带。
软弱断层破碎带是指软弱围岩的断层破碎带, 一般来说软弱围岩是由于过度风化造成的破碎岩体和块体强度较低的岩体。软弱围岩岩体的抗压及抗拉强度都很低, 在洞库施工中, 如果围岩受到相应的拉力或者压力, 围岩就会破碎坍塌, 岩体被破坏产生滑移, 形成剪切破坏区。软弱围岩还会表现出一定的弹塑性特征, 在施工过程中要根据相应的弹塑性理论解决此类问题。
2 结合实际进行洞库掘进施工控制技术分析
2.1 工程概况及地质特征
2.1.1 工程概况
某洞库工程开挖洞库后室为城门型断面, 大小为14.84m×10.12 m, 运输通道为8 m×8 m。
2.1.2 地质特征
工程区属丘陵地貌, 地形起伏较大, 地下通道穿越的地层岩性为泥盆系上统西湖组 (D3x) 石英砂岩、西侧发育黄龙组 (C2h) 灰岩和泥盆系上统珠藏坞组 (D3z) 泥岩。洞室围岩以硬质石英砂岩、灰岩和粉砂质泥岩为主, 山体高度不大, 无滑坡和泥石流等不良地质作用, 工程场地对本工程具有较好的适宜性。
洞库区查明5条断层, 其中F1和F4断层宽度较大, 最大可达16 m, 对地下洞库围岩稳定性影响很大, 降低了围岩级别, 需加强支护。
地下洞库岩体较破碎, 局部较完整, 围岩级别以Ⅳ级为主, 下段岩体受风化影响相对较小, 岩体质量相结较好, 局部Ⅲ级, 断层通过区围岩级别为Ⅴ级。总体来说, 岩体质量一般, 但具备地下洞室开挖条件。由于岩层产状较缓, 断裂和节理裂隙发育, 岩体完整性较差, 扩挖洞库规模较大, 施工过程中易出现掉块或坍塌现象, 尤其是对于划分为Ⅳ级偏弱及Ⅴ级的围岩段。
洞库开挖过程中, 部分洞库拱顶有渗水现象。
2.2 施工控制技术
在对洞库软弱断层破碎带的掘进施工中, 按照“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的施工原则进行。
2.2.1 防排水作业
考虑到在洞库灰岩地段或断层破碎带会发生突水、涌水情况, 为此采取超前预注浆堵水措施。在预注浆前根据地质勘测成果, 结合超前物探和超前钻孔探明情况, 并在预测突水处前5~10 m实施。
1) 如断层带地下水为承压水时, 应在每个掘进循环中, 向巷道前进方向钻凿不小于两个超前钻孔, 其深度宜在4 m以上, 以探明地下水情况。
2) 随工作面的向前推进挖好排水沟, 并根据岩质情况必要时加以铺砌。如为反坡掘进, 则除准备足够的抽水设备外, 还应安排适当的积水坑。
3) 坑壁或坑顶有水流出时, 应凿眼安置排水管集中引排, 使其不漫流。
2.2.2 超前小管棚注浆施工
断层破碎带岩体之间有很多缝隙, 通过向岩缝内注入胶凝性质浆液方式, 排除岩缝之间的空气和水分, 同时使破碎的岩体胶结, 成为具有一定抗拉抗压以及防渗水能力的岩体, 为洞库开挖施工提供安全保护。
设置超前小导管, 并注双液浆。小导管采用无缝钢管, 布置在拱部, 环向间距较小, 钻孔直径比管径大20 mm, 钢管沿开挖轮廓线布置向外倾斜, 外插角10°, 纵向水平搭接不小于2 m。
1) 制管:在加工场按设计长度加工成一端为尖头, 并带有φ6~φ8 mm小孔的钢花管, 花孔间距10~20 cm布置。
2) 打孔:首先在开挖轮廓线上按设计要求划出超前小导管的孔位, 然后用风钻进行钻孔, 钻孔时, 向轮廓线外插角为10°, 孔位偏差小于10 cm, 孔深不小于小导管长度。
3) 安管:将制作好的小导管运到工作面, 用风钻顶推打入孔中, 导管插入钻孔后外露15 cm, 以便连接注浆管, 并用塑胶泥将导管和周围孔隙封堵。纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度不小于2 m (小导管架设在格栅拱架上, 与拱架焊接, 以增加其共同支护能力) 。
4) 注浆:注浆采用水泥-水玻璃双液浆, 水玻璃双液浆配合比0.5∶1, 浆液的流动性要好, 容易注入围岩, 固结后收缩小, 具有良好的粘结力和较高的早期强度, 结石体透水性低, 抗渗性能好等。注浆压力为0.5~1 MPa, 注浆时先注无水孔, 后注有水孔, 注浆顺序由拱脚向拱顶逐管注浆, 如遇窜浆或跑浆, 则间隔一孔或几孔注浆。
2.2.3 破碎带开挖施工
破碎带开挖是整个洞库施工过程中的关键环节, 在施工过程中尤其要注意对洞库开挖技术的选择。本工程采用新奥法施工, 已经存在原有洞室的通道采用全断面开挖 (进尺根据岩石状况而定, 一般控制在1.2 m左右) , 无原有洞室通道或库房可根据实际情况采用台阶法、CD工法开挖。
上层开挖采用光面爆破, 下层开挖采用人机配合法实施, 下层开挖以挖掘机、镐头机为主, 松动爆破或放小炮为辅, 预留20~30 cm人工挖除。尽量减少爆破扰动对周边围岩的影响。
1) 正台阶开挖。连接段两个断层、B区通道断层前后5 m范围内采用短台阶法施工, 全断面光爆的炮碴修筑施工坡道。上台阶搭脚手架进行施工, 每茬炮进尺1.2 m (Ⅳ级偏弱) 或1.6 m (Ⅳ级) 左右。分断面两次开挖法是将断面分成两个分层, 上台阶高5.7 m, 下台阶高2 m, 上台阶超前下台阶约7.2 m, 上台阶施工遵循“随开挖、随支护、早封闭、勤量测”的原则, 下台阶施工根据岩性, 2~3茬炮支护一次。
洞库下部开挖可采取垂直、倾斜或水平布置的炮眼进行爆破, 钻孔和装碴可同时进行。
断层破碎带视岩性及涌水具体情况采取不同排水措施, 若涌水较大可先行排水, 再进行超前小导管注浆。
2) 分部开挖 (断层地质较差地段施工) 。
A为设计中隔墙 (根据设计要求, 须进行临时初期支护) 。
断层带地段采用中隔壁法分部施工, 导洞上下部距离为3 m左右, 开挖后尽快闭合。断层地带的支护经常检查加固, 开挖后开挖面立即进行喷混凝土作业。根据具体情况及时调整超前支护、初期支护参数。
2.2.4 支护作业
为保证掘进施工安全, 断层破碎带初期支护采用锚喷支护, 喷射早强混凝土与围岩全面密贴粘结, 能迅速给围岩提供支护抗力, 锚杆可深入围岩一定深度形成承载圈加固围岩。锚喷支护可以调节围岩变形, 控制围岩塑性变形适度发展, 发挥自承能力, 还可以阻止水对围岩的侵蚀而引起风化。后期支护采用钢筋混凝土衬砌, 为洞库提供永久性结构支撑。
1) 混凝土:初期支护喷C25混凝土, 掺入结构纤维, 掺量为4 kg/m3。后期支护采用模筑300 mm厚C35钢筋混凝土, 抗渗等级P8, 掺入DB-1纤维膨胀剂, 掺量8%, 钢筋采用双向双层φ16@200。后期支护施作时间为初期支护稳定后, 并与初期支护相隔距离不大于50 m。
2) 系统锚杆:采用中空注浆锚杆R25, 长度3.5 m, 间距0.75 m, 梅花形布置, 遇卡钎时可采用自进式中空注浆锚杆R25Z。锚杆材料极限抗拔力不小于180 k N, 注浆采用1∶1水泥浆, 注浆压力控制在0.8 MPa, 浆液扩散半径0.5 m。
3) 锁脚锚杆:采用中空注浆锚杆R32, 长度4 m, 沿侧墙上中下各设2根, 锚杆材料极限抗拔力不小于230 k N, 如遇周边位移较大时, 可用管径φ42的注浆小导管代替。端墙的参数按侧墙参数执行。
2.2.5 施工实时监测
监控量测是新奥法施工三要素之一, 鉴于本工程存在软弱围岩以及断层破碎带, 为此更应当严格按设计要求进行拱顶下沉和周边收敛位移的量测, 通过监控量测的信息反馈及处理, 及时调整支护参数, 以有效地确保洞室结构的安全。监控时, 根据围岩条件、支护类型和参数、施工方法及量测目的编制量测计划, 采取专门的量测小组实施量测计划, 及时反馈信息指导施工。另外本合同段量测工作的重点为围岩破碎带、大变形段和围岩高地应力易发生地段, 在以上地质条件下, 洞身开挖后容易发生坍塌、大变形等, 因此要加强量测工作, 严格按照设计要求进行监测。
根据监测数据结果, 当位移-时间曲线出现反弯点时, 则表明围岩和支护已呈不稳定状态, 此时应密切注意围岩状态, 并加强支护, 必要时暂停开挖。根据洞库周边实测位移值或用回归分析推算的相对位移值与表列数值相比, 当位移速率无明显下降, 而此时实测位移值已接近表列数值, 或者喷层表层出现明显裂缝时, 立即采取补强措施, 并调整原支护设计参数或施工方法。围岩的预计变形量确定后, 即可按规范要求建立管理基准, 并根据管理基准判断围岩的稳定状态, 决定是否采取补强加固措施。
3 结语
本文根据洞库中软弱围岩以及断层破碎带特点, 采取“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”等措施, 提出了洞库开挖、初期支护等重点工序施工措施, 实践效果表明, 所采取的措施能确保工程按期保质保量完成, 并且施工安全性高, 可为同类工程提供施工参考。[ID:001212]
参考文献
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