CN102704950A - 矿山开采过导水断裂构造的支护方法 - Google Patents

Abstract

一种矿山开采过导水断裂构造的支护方法，属于地下采矿方法，先沿垂直断层方向掘进工作巷道，每向前掘进1-2m进行一次临时支护，当工作巷道挖到距离断层5-10m时停止掘进，对工作巷道进行扩刷，扩刷3米长的注浆设备巷道，放置注浆设备，然后由注浆设备巷道末端向断层打通若干个管棚孔，管棚孔位于工作巷道顶壁上方，各管棚孔内安装管棚支护，将注浆管与各管棚孔接通，使水泥砂浆流入断裂带地下水中；接着继续掘进工作巷道，掘进至距离断层表面2m时停止，从距离断层表面2m处向导水断裂构造方向打入若干个锚排；最后从工作巷道末端面向断层方向打通若干个引水孔。本发明挖掘巷道过断裂构造时，不会发生塌方，挖掘过程安全，可获得较大经济效益。

Description

矿山开采过导水断裂构造的支护方法

技术领域

本发明涉及一种地下采矿方法，具体说涉及一种矿山开采过导水断裂构造的支护方法。

背景技术

三山岛金矿是以构造裂隙充水为主的矿床。其中F3断裂是一条区域性深的导水断裂，也是矿区最大的一条导水断裂。该断裂从西北段入海，断裂走向310°左右，断裂面倾角很陡，均大于85°，断裂破碎带宽度一般为5-20m，最宽30m，为张扭性导水构造。断裂带内有数条辉绿岩脉及围岩(花岗岩、蚀变花岗岩及绢英岩等)角砾组成。由于断裂带内岩石极为破碎，产生的断层角砾又未被胶结，这就为地下水的存储及运移提供了较好的空间，断裂带本身既赋水又导水，且部分地段已严重高岭土化和绿泥石化，因此其水文地质及工程地质条件较差，极易产生塌方、冒顶及突水事故，其无论是对矿山的经济还是安全上都构成严重危害。

在对F3断层的防治上，现有的方法采用巷道周边布孔进行注浆堵水加固的方案，即前期采取挖巷道注浆工作，即先挖工作巷道，该巷道的断面为长4.2米×宽3.4米，一直挖到距离断层面1-2m时停止掘进，然后由巷道起始端向巷道内，每向前进1-2米，掘出长5.2米×宽4.2的槽道，该槽道内安装一个U形钢支架，该U形钢支架用于支撑巷道断面，安装完U形钢支架后，从巷道最末端向前开挖放置注浆设备的注浆设备断面，待将注浆设备放置于该注浆设备断面后，由该注浆设备断面向断层方向打通若干个注水浆孔，并向注水浆孔内不断注入水泥砂浆，使水泥砂浆流入断裂带下部的水区内，通过水泥砂浆来吸收断裂带下部的水，使断裂带下部尽量保持干燥，但是此方法尝试，在注浆孔打通后，由于靠近断层的岩层质地松散不坚固，容易使巷道塌方，对巷道掘进过程中的安全没有保障，对人身安全有较大的威胁。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其挖掘巷道过断裂构造时，不会发生塌方，挖掘过程安全，可获得较大的经济效益。

为了实现上述方案，本发明的技术解决方案为：一种矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其包括如下步骤：

(1)沿垂直断层表面的方向开挖横截面为拱形的工作巷道，在过导水断裂构造的过程中，每向前掘进1-2m时，进行一次临时支护，当工作巷道掘进到距离断层表面5-10m时，停止向前掘进；

(2)之后对工作巷道末端进行扩刷，并向前扩刷3米长的注浆设备巷道，该注浆设备巷道内放置注浆设备，然后由注浆设备巷道末端向断层表面方向打通若干个呈间隔且均匀设置的管棚孔，各管棚孔分别位于工作巷道的拱形顶壁上方，在各管棚孔内分别安装管棚支护，各管棚支护长度≥17m，且≤45m，各管棚支护的横截面积分别小于各管棚孔的横截面积，将注浆设备的注浆管与各管棚孔接通，使水泥砂浆通过管棚支护与管棚孔之间的缝隙流入断裂带的地下水中，通过往里面灌浆，高压注浆，把整个断裂构造中的缝隙填充死，起到堵水预支护的作用；

(3)接着从注浆设备巷道末端向断层方向继续向前掘进工作巷道，掘进至距离断层表面2m时停止，然后从从距离断层表面2m处向导水断裂构造方向打入若干个长5-6m的锚排，若干个锚排呈拱形间隔分布，起到双层支护的作用；

(4)最后是从工作巷道末端面向断层方向打通若干个引水孔，该引水也至少打两个，其一是从工作巷道末端的右侧腰线位置向断层方向打通一个引水孔，其二是从工作巷道的拱形顶壁左上方位置向断层方向打通一个引水孔。

本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其中步骤(2)所述管棚支护为钢管或直径为32mm的螺纹钢。

本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其中步骤(2)所述管棚孔的孔径为42mm，所述管棚支护的横截面直径为32mm，所述管棚孔为6-12个，相邻管棚孔之间的距离为0.5m。

本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其中所述锚排通过7655钻机施工插入断层到第二工作巷道末端顶壁的上方之间，相邻锚排之间的距离为0.2m。

本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其中步骤(4)中的两个所述引水孔内分别插入一个孔口管，两个孔口管的外端引出距断层15m处，作为泄水和卸压，两个孔口管的另一端埋设于引水孔中的长度为≥1m，所述孔口管的埋设段外表面车有马牙口或螺纹扣，并缠绵麻或纱布，打入楔紧。

采用上述方案后，本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法在向断层方向垂直掘进工作巷道，预留5-10m的岩冒，作为止浆垫，以防止注浆时的浆液及断层处的地下水在高压下冲破岩冒，涌入工作巷道，保证了深部开拓安全，另外每掘进1-2米，进行一次临时支护，可以支撑住工作巷道，防止工作巷道塌方，保证掘进过程安全，再继续掘进工作巷道时，在该工作巷道末端面的拱形顶壁上方至断层表面之间打若干个管棚孔，在各管棚孔内放置管棚支护，一方面保护注浆工程正常进行，另外当注浆完成时，各管棚支护起到支撑工作巷道作用，在上述工序完成后，在所挖工作巷道末端面的拱形顶壁上方与断层表面之间打入若干个锚排，更进一步防止工作巷道塌方，保证挖掘过程安全，最后再打两个引水孔，将断层处的地下水通过引水孔引出工作巷道，并且卸压，这些工序的操作充分防止工作巷道塌方，保证掘进过程安全，从而可以获得较大的经济效益。

附图说明

图1是本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法的工作巷道、拱形槽、注浆设备巷道之间的主视分布示意图；

图2是本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法的工作巷道、注浆设备巷道、锚排之间的主视分布示意图。

具体实施方式

本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法，包括以下步骤：

(1)沿垂直断层表面的方向掘进一横截面为高4.2m×宽3.4m的拱形工作巷道1，每向前掘进1.5m时，在工作巷道1的壁面周向开挖一横截面为高5.2m×宽4.2m的拱形槽2，该拱形槽2内放置高5.2m×宽4.2m的U形钢支架，此为通常所说的临时支护，用于支撑工作巷道1，当向前掘进工作巷道1距离断层表面5-10m时，停止向前掘进；

(2)之后对工作巷道1的末端进行扩刷，并向前扩刷3米长的注浆设备巷道3，该注浆设备巷道3的横截面为高5.2m×宽4.2m的拱形，该注浆设备巷道3内放置注浆设备，用于注水泥砂浆，结合图1所示，然后由注浆设备巷道3的末端面向断层表面方向打通9个呈间隔且均匀设置的管棚孔4，各管棚孔4的孔径为42mm，相邻管棚孔4之间的距离均为0.5m，各管棚孔4分别位于工作巷道1的拱形顶壁上方，在各管棚孔4内分别安装管棚支护5，该管棚支护5采用直径为42mm螺纹钢，各管棚支护5的埋入长度为20m，将注浆设备的注浆管与各管棚孔4接通，使水泥砂浆通过管棚支护5与管棚孔4之间的缝隙流入断裂带的地下水中，通过往里面灌浆，高压注浆，把整个断裂构造中的缝隙填充死，起到堵水预支护的作用；

(3)结合图2所示，接着从注浆设备巷道3的末端面向断层方向继续掘进横截面为高4.2m×宽3.4m的拱形工作巷道1，掘进至距离断层表面2m时停止，然后通过7655钻机从距离断层表面2m处向导水断裂构造方向打入若干个长5-6m的锚排6，若干个锚排6呈拱形间隔分布，起到双层支护的作用，相邻锚排6之间的距离为0.2m；然后从从距离断层表面2m处向导水断裂构造方向打入若干个长5-6m的锚排，若干个锚排呈拱形间隔分布，起到双层支护的作用；

(4)最后是从工作巷道1末端面向断层方向打通若干个引水孔7，引水孔7至少打两个，其一是从工作巷道1末端的右侧腰线位置向断层方向打通一个引水孔7，其二是从工作巷道1的拱形顶壁左上方位置向断层方向打通一个引水孔7，两个引水孔7内分别插入一个孔口管，两个孔口管的一端穿过断层15m处，作为泄水和卸压，两个孔口管的另一端埋设于引水孔7中的长度为≥1m，孔口管的埋设段外表面车有马牙口或螺纹扣，并缠绵麻或纱布，打入楔紧，这样设计便于孔口管固定于引水孔7内，不会脱出。

本发明矿山开采过导水断裂构造的支护方法在向断层方向垂直掘进工作巷道1，预留5-10m的岩冒，作为止浆垫，可以防止注浆时的浆液及断层处的地下水在高压下冲破岩冒(即从断层表面到工作巷道末端面之间未开挖的岩层)，涌入工作巷道1内，保证了深部工人的开拓安全，另外每掘进1.5米就进行一次临时支护，即安装一个U形钢支架，可以支撑住工作巷道1，防止工作巷道1塌方，保证工人挖掘过程的安全；再继续掘进工作巷道1时，在该工作巷道1末端面的拱形顶壁上方至断层表面之间打若干个管棚孔4，在各管棚孔4内放置管棚支护5，一方面保护注浆工程正常进行，另外当注浆完成时，各管棚支护5起到支撑工作巷道1的作用，进一步提高了工人深度掘进工作巷道1的安全性；在上述工序完成后，在所掘进的工作巷道1末端的拱形顶壁上方与断层表面之间打入若干个锚排6，更进一步防止工作巷道1塌方，保证掘进过程安全；最后再打至少两个引水孔7，将断层处的地下水通过引水孔引出工作巷道1，使断层处的气压得到释放卸压，这些工序的操作充分防止开挖过程中工作巷道1的塌方，保证挖掘过程安全，从而可以获得较大的经济效益。

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其包括如下步骤：

(1)沿垂直断层表面的方向开挖横截面为拱形的工作巷道，在过导水断裂构造的过程中，每向前掘进1-2m时，进行一次临时支护，当工作巷道掘进到距离断层表面5-10m时，停止向前掘进；

(2)之后对工作巷道末端进行扩刷，并向前扩刷3米长的注浆设备巷道，该注浆设备巷道内放置注浆设备，然后由注浆设备巷道末端向断层表面方向打通若干个呈间隔且均匀设置的管棚孔，各管棚孔分别位于工作巷道的拱形顶壁上方，在各管棚孔内分别安装管棚支护，各管棚支护长度≥17m，且≤45m，各管棚支护的横截面积分别小于各管棚孔的横截面积，将注浆设备的注浆管与各管棚孔接通，使水泥砂浆通过管棚支护与管棚孔之间的缝隙流入断裂带的地下水中，通过往里面灌浆，高压注浆，把整个断裂构造中的缝隙填充死，起到堵水预支护的作用；

(3)接着从注浆设备巷道末端向断层方向继续向前掘进工作巷道，掘进至距离断层表面2m时停止，然后从从距离断层表面2m处向导水断裂构造方向打入若干个长5-6m的锚排，若干个锚排呈拱形间隔分布，起到双层支护的作用；

(4)最后是从工作巷道末端面向断层方向打通若干个引水孔，该引水也至少打两个，其一是从工作巷道末端的右侧腰线位置向断层方向打通一个引水孔，其二是从工作巷道的拱形顶壁左上方位置向断层方向打通一个引水孔。

2.如权利要求1所述的矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其特征在于：步骤(2)所述管棚支护为钢管或直径为32mm的螺纹钢。

3.如权利要求2所述的矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其特征在于：步骤(2)所述管棚孔的孔径为42mm，所述管棚支护的横截面直径为32mm，所述管棚孔为612个，相邻管棚孔之间的距离为0.5m。

4.如权利要求1所述的矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其特征在于：所述锚排通过7655钻机施工插入断层到第二工作巷道末端顶壁的上方之间，相邻锚排之间的距离为0.2m。

5.如权利要求1所述的矿山开采过导水断裂构造的支护方法，其特征在于：步骤(4)中的两个所述引水孔内分别插入一个孔口管，两个孔口管的外端引出距断层15m处，作为泄水和卸压，两个孔口管的另一端埋设于引水孔中的长度为≥1m，所述孔口管的埋设段外表面车有马牙口或螺纹扣，并缠绵麻或纱布，打入楔紧。

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