采用先进技术手段 提高海域工程施工速度.pdf

采 用 先 进 技 术 手 段 提 高 海 域 工 程 施 工 速 度 李永战,李友初,李为师 龙口矿业集团煤业公司北皂煤矿,山东 龙口265700 [摘 要] 在海域复杂的地质条件、 水文条件和瓦斯条件下,通过采用一系列先进的技术手 段,加快了海域工程的施工速度。 [关键词] 超前探测;贯通测量;导硐;瓦斯监测 [中图分类号] T D263. 4 2 [文献标识码] B [文章编号] 16722994320040220030202 1 概 况 北皂煤矿海域扩大区位于北皂煤矿北部渤海 海域,东西长5 km,南北宽3 km ,面积15 km2。地 质储量8 381万t ,设计储量4 33515万t ,可采储 量3 25116万t。主采煤层煤2层,平均厚度414 m , 设计生产能力90万t/ a ,生产水平为- 350 m。区 域内海水深度0～12 m。 根据 北皂煤矿海域扩大区初步设计,海域 扩大区以三条暗斜井由陆地区域向海域延深,其 中轨道暗斜井和皮带暗斜井由- 250 m水平向海 域延深,回风暗斜井由- 175 m水平向海域延深。 2 课题的提出 海域扩大区于2001年1月正式开工,首先施 工回风暗斜井。根据初步设计,回风暗斜井设计 施工坡度为- 16,主要布置在煤1油2中。但是, 随着开拓工程不断向纵深发展,所揭露的岩层性 质、 巷道压力状况与陆地相比均发生了明显变化, 造成支护困难。 海域扩大区属于全新的区域,复杂的地质条 件又决定了瓦斯涌出规律的不确定性,单纯依靠 传统的施工技术,不仅施工速度慢,而且安全也没 有保障。因此,如何保证海域工程的施工速度,成 为一个严峻课题。 3 采用先进技术,提高海域工程施工速度 311 采用超前探测手段,确保海域工程安全施工 北皂煤矿海域勘探资料精度较差,且未进行 专门的水文地质工作,而海域开拓中在防止海水 溃入井下的同时,重点是防止揭露含导水断层 及富水性较强含水层造成突水。回风暗斜井施工 过程中,在未查明构造及水文地质条件的情况下, 利用井下超前探测,探明施工前方和两翼地质构 造及水文地质,确保巷道安全施工并为轨道暗斜 井和皮带暗斜井的施工提供地质依据。 31111 超前探测距的确定 经过充分对海域工程水文地质条件分析,参 照有关规程、 条例要求,确定掘进施工过程中的超 前探查工作,正常地段施工1～2个超前探测孔, 异常地段,以查明情况为准。当掘进迎头距离断 层或含水层60 m时,必须进行超前探查工作。迎 头标高高于- 300 m时,钻孔位置超前迎头距离, 水平方向25 m ,垂直方向15 m;迎头标高低于 - 300 m时,钻孔位置超前迎头距离,水平方向 30 m ,垂直方向15 m。 31112 超前探测与效果分析 根据巷道施工进度和已有超前距离,确定钻 机窝施工位置,自回风暗斜井开工以来共施工钻 机窝12个,各钻窝均施工超前探测钻孔1～3个。 通过超前地质及水文地质超前探测,为回风 暗斜井及时调整施工坡度提供了依据。由于超前 探测出岩层产状和泥岩夹泥灰岩互层含水层的标 高、 位置及该含水层的水压、 水量,及时预计了巷 道涌水量和计算了巷道与含水层最小净岩柱,避 免了巷道直接揭露含水层和超前注浆堵水工作, 只进行了壁后注水泥浆,节省大量注浆堵水费用 及揭露含水层排水费用。基本探明了两侧煤层赋 存状态,确定了海域皮带暗斜井和海域轨道暗斜 井施工坡度,避免了不宜频繁调整坡度的两条暗 斜井沿设计坡度施工,从标准化、 巷道将来运输等 提供了基础保障。 312 选择最佳贯通测量方式,保证海域轨道暗斜 井安全贯通 海域轨道暗斜井是海域的重要开拓工程之 一,为了加快海域工程进度,保证矿井正常生产接 03能 源 技 术 与 管 理 2004年第2期 续,在海域轨道暗斜井的上段、 中段分别同时施工 并使之同向贯通。它分两条线路,一条是从- 175 东大巷开口的海域回风暗斜井经2 联络巷往下 施工海域轨道暗斜井,另一条是从下组煤东大巷 EK24开口经海域轨道上车场往下施工海域轨道 暗斜井,此段测量工程是海域工程三条暗斜井的 首次联络。测量导线平距长达5 83818 m斜距 5 88113 m ,共67测站,为建矿以来最长的测量贯 通距离;加上此段巷道经过风速较大的- 175水 平、- 250水平、 直至- 31510 m标高,上、 下山起 伏大16 、25,对测量精度影响很大;又因为贯通 工程采用砌碹支护形式,对贯通的精度要求又很 高。为确保贯通工程的顺利进行,专门编制了海 域轨道暗斜井同向贯通测量设计书。 根据误差预计应采取的措施要求,必须施测 陀螺定向,但因陀螺定向成果与实测成果相差较 大,无法应用。为此,在海域轨道暗斜井与皮带暗 斜井之间施工了一联络巷,该巷贯通后联测结果 与预计测量误差相吻合,避免了海域轨道暗斜井 同向贯通时因测量误差原因,而不能满足海域轨 道暗斜井安全行车的重大问题,排除了危及工程 质量的重大隐患。 通过采取高质量的测量技术手段,不仅保证 了轨道暗斜井上、 中、 下三段的顺利贯通,而且巷 道的施工速度大大提高,创出了两个掘进水平,为 海域的按期投产打下了基础。 313 海域皮带暗斜井导硐法施工,保证施工速度 海域皮带暗斜井自2002年3月开工以来,一 直在砂质泥岩、 粘土岩及炭质泥岩中掘进。尽管 存在地质压力,但碹体收缩量较小,无明显变形, 巷道相对比较稳定。自从巷道进入煤1底板的含 油泥岩中,由于受岩层层位的影响,巷道压力显现 明显,破坏严重,主要表现为巷道底鼓,碹体内 挤,经现场实测碹体底鼓量达018～110 m ,巷宽收 缩量达012～014 m ,碹体肩、 顶部料石挤碎,变形 严重,危及了安全生产,给施工及安全生产造成了 很大的困难。为解决这一施工难题,科学地采取 了 “导硐法” 及壁后喷浆充填等措施,有效地遏制 了碹体底鼓、 变形,巷道返修率由原来的100 降 至现在的5 ,取得了明显的支护效果和经济效 益。 31 加强海域瓦斯涌出规律研究与治理,保证海 域安全顺利施工 海域扩大区是北皂矿下一步大发展的重点生 产区域,随着海域开拓不断延深,瓦斯防治工作尤 为重要。只有加强海域瓦斯涌出规律的研究,制 定可行的防范措施,才能保证海域开拓施工安全 生产,加快海域掘进施工速度。① 加强瓦斯检查 员现场瓦斯检查。② 加强海域开拓打地质超前钻 孔探放瓦斯。③ 利用瓦斯监测系统和气相色谱仪 测定煤层中瓦斯含量。 315 精心设计和组织,使海域轨道井提前形成并 投入使用 由于施工条件的限制,到2003年3月,轨道 暗斜井还没有正式掘进,而皮带暗斜井和回风暗 斜井则进展较快。根据生产接续的调整,设计了 轨道暗斜井1 、2和3 联络巷 ,使轨道暗斜井具 备了多头施工的条件,从上部、 中部和下部同时施 工,大大加快了轨道井的施工进度,比原计划提前 三个月贯通,从而为整个海域的按期投产赢得了 时间,争得了主动。同时,轨道暗斜井的投入使 用,为整个海域下一步的提升运输创造了条件。 此外,3 联络巷的提前形成,使整个海域形成了 稳定可靠的回风系统,为海域加头创造了条件。 4 结 论 1在回风暗斜井施工中,通过超前钻探,初 步探清了前方的地质构造情况,避免了巷道揭露 泥岩夹泥灰岩互层含水层而造成的突水事故,实 现了巷道的正常施工; 2在皮带暗斜井施工中,采用 “导硐法” 施 工,使巷道所受的压力得到了有效释放,减少了巷 道的返修率; 3在轨道暗斜井施工中,通过设计三条联络 巷,采用先进的贯通测量手段,使上、 中、 下三段实 现了顺利贯通,保证了安全生产; 4在回风暗斜井和皮带暗斜井揭露煤层的 区域,通过打超前钻孔,探清了煤层中的瓦斯状 况,并进行了有效排放,避免了瓦斯的突然涌出而 造成的瓦斯事故。 本项目的成功实施,对于海域其它区域具有 很好的推广及应用价值。 [作者简介] 李永战6 ,男,工程师,毕业于山东科技大学, 现工作于山东龙口矿业集团公司北皂煤矿安监处。 [收稿日期6] 132004年第2期 王襄禹等 深井软岩返修巷道综合支护技术研究 4 19 7 - 2004 - 07 - 0