袁店二井煤礦巷道附近巖性對(duì)巷道施工的影響

萬(wàn)海文 代濤 車(chē)夏光

摘 ?要：巷道作為煤礦開(kāi)采的重要通道，巖性的穩(wěn)定關(guān)系到巷道開(kāi)挖的難易程度，文章以巷道頂?shù)装鍘r性為例，分析了巷道頂?shù)装鍘r性對(duì)巷道開(kāi)挖的影響。

關(guān)鍵詞：頂?shù)装?巖性穩(wěn)定性;巷道

中圖分類(lèi)號(hào)：TD163 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）18-0057-03

Abstract： As an important channel of coal mining， the stability of lithology is related to the difficulty and ease of roadway excavation. Taking the lithology of roadway roof and floor as an example， this paper analyzes the influence of roadway roof and floor lithology on roadway excavation.

Keywords： roof and floor; lithologic stability; roadway

1 概況

袁店二井煤礦位于濉溪縣與渦陽(yáng)縣交界處，工廣位于曹市鎮(zhèn)境內(nèi)，其中心東距宿州市55km，東北距淮北市52km。井田東以袁店斷層為界與袁店一井毗鄰，西以39444200m經(jīng)線為界與單集勘查區(qū)接壤，南至10煤層露頭線，北到32煤層-1000m的水平投影線或區(qū)塊登記邊界。礦井東西長(zhǎng)10.9～13.3km，南北寬1.3～5.3km，礦區(qū)面積41.59km2。

2 設(shè)計(jì)巷道對(duì)應(yīng)鉆孔深度

結(jié)合鉆孔的傾角、方位以及地層傾角等因素，對(duì)設(shè)計(jì)巷道對(duì)應(yīng)的鉆孔深度進(jìn)行了分析，見(jiàn)下表1。

3 地質(zhì)情況

3.1 第四系、新近系（Q+N）

本次勘探?jīng)]有嚴(yán)格劃分第四、新近系界面，基巖面以上統(tǒng)稱為松散層。2019-D1～D5孔揭露基巖界面深度分別為281.45m、287.10m、286.10m、288.45m、294.50m、兩極值為：起伏變化不大。

3.2 煤層：本次5孔大巷附近揭露煤層（線）情況

2019-D1～D5孔揭露各標(biāo)志00煤層情況如下：（1）3煤：揭露厚度0.30-1.62m，平均厚度0.99m，距離巷道間距16.75-77.15m，平均38.80m。（2）5煤：揭露厚度0.48-1.04m，平均厚度0.83m，距離巷道間距61.13-68.08m，平均64.40m。（3）7煤：揭露厚度1.80m，平均厚度1.80m，距離巷道間距157.10m。

3.3 巷道段（上下10m）巖石情況巖石的RQD值

對(duì)5個(gè)鉆孔進(jìn)行了工程地質(zhì)編錄和巖石RQD值統(tǒng)計(jì)工作，詳見(jiàn)表2。

3.4 主采煤層頂?shù)装鍘r石質(zhì)量、巖體完整性評(píng)價(jià)及巖體質(zhì)量等級(jí)

由表2可以看出：（1）一般情況下主采煤層頂?shù)装鍘r石RQD值變化規(guī)律是細(xì)砂巖>粉砂巖>泥巖。（2）不同部位同一巖性的巖石RQD值差異性較大。（3）構(gòu)造破壞，應(yīng)力擠壓，裂隙發(fā)育的層段，無(wú)論是泥巖、粉砂巖或是砂巖，RQD值都很小。

（1）主采煤煤層頂?shù)装鍘r石質(zhì)量、巖體完整性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。主采煤煤層頂?shù)装鍘r石質(zhì)量、巖體完整性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘探規(guī)范（GB/12719-91）》中巖石質(zhì)量等級(jí)表（見(jiàn)表3）。（2）巖體質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。主采煤層頂?shù)装鍘r體質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)首先利用公式M=Rc/30*RQD對(duì)巖體質(zhì)量指標(biāo)M值進(jìn)行了粗略估算。式中Rc為巖石飽和軸向抗壓強(qiáng)度（MPa）。然后根據(jù)估算的M值按照《礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘探規(guī)范（GB/12719-91）》中巖體質(zhì)量分級(jí)表（詳見(jiàn)表4）進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。（3）主采煤層頂?shù)装鍘r石質(zhì)量、巖體完整性評(píng)價(jià)及巖體質(zhì)量等級(jí)結(jié)果見(jiàn)表5。

根據(jù)RQD值成果，按照表3對(duì)主要可采煤層頂板上30m至底板下20m范圍內(nèi)巖石質(zhì)量及巖體完整性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果詳見(jiàn)表4。按照表5對(duì)主要可采煤層頂板上30m至底板下20m范圍內(nèi)巖體質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行了分級(jí)，分級(jí)結(jié)果詳見(jiàn)表4。

表4中可以歸納出：

（1）一般砂巖質(zhì)量多為中等～好的， 巖石的完整性多為中等完整～較完整，巖體質(zhì)量多數(shù)為中等～良， 巖體分類(lèi)為III～I(xiàn)I類(lèi)。

（2）粉砂巖質(zhì)量多為中等的，巖體完整性多為中等完整，巖體質(zhì)量多數(shù)為中等，少數(shù)為良，巖體分類(lèi)多數(shù)為III類(lèi)，少數(shù)為II類(lèi)。

（3）泥巖質(zhì)量為中等，巖體完整性為中等完整，巖體質(zhì)量中等，巖體分類(lèi)為III類(lèi)。

（4）32、72、82、煤層頂?shù)装鍘r石質(zhì)量一般為中等～好的，巖體完整性屬中等完整～較完整，巖體質(zhì)量為中等～良，巖體分類(lèi)為III～I(xiàn)I類(lèi)。

（5）各巖石的質(zhì)量、完整性受構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙發(fā)育程度的控制，一般在斷層帶附近及褶曲軸部巖石較破碎，擠壓揉皺現(xiàn)象明顯，在風(fēng)化帶附近的巖石也較破碎。風(fēng)化帶巖石及受構(gòu)造影響的破碎巖石，RQD值均很低，巖石質(zhì)量劣～極劣，巖體破碎～巖體完整性差，巖體質(zhì)量多為差～壞，巖體分類(lèi)多數(shù)為IV～V類(lèi)。

3.5 巖體巖性類(lèi)型分類(lèi)

根據(jù)K值的大小將可采煤層頂板巖體巖性分為三類(lèi)，即硬質(zhì)巖體、中硬巖和軟質(zhì)巖（見(jiàn)表5）。

本文對(duì)頂板30m范圍的砂巖進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算了各巖體K值。

綜上所述，在各層位的巖石RQD值較低，主要位于那一段巷道，原因?yàn)?019-D1孔巷道上20米段RQD值較低，主要位于3煤下，巖性含化石較多，性脆;屬于中硬巖體。2019-D3孔巷道上20米段RQD值較低，巖性，斷口參差狀、性脆，易遭受機(jī)械外力破碎;屬于中硬巖體。2019-D4孔巷道上20米段RQD值較低，巖性為紫斑泥巖、性脆，易遭受機(jī)械外力破碎;屬于中硬巖體。2019-D5孔巷道上段RQD值較低，主要位于3煤處，巖性含化石及炭質(zhì)較多，性脆，屬于軟質(zhì)巖體。

巷道上下50m范圍內(nèi)揭露破碎帶的情況，膠結(jié)情況，充填物，破碎程度描述。

2019-D2孔在455-466m有11m的破碎帶，位于巷道上50米，455.00-460.40為粉砂巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯擠壓揉皺，呈糜棱狀，斷層泥巖發(fā)育，較破碎，明顯擠壓現(xiàn)象。460.40-466.00為泥巖、斷口參差狀，泥質(zhì)膠結(jié)，局部巖芯擠壓揉皺，呈糜棱狀，斷層泥巖發(fā)育，較破碎，明顯擠壓現(xiàn)象，局部見(jiàn)擦痕。

2019-D3孔在588.10-594.80m有6.70m的破碎帶，位于巷道上54米。泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯較破碎，斷口參差狀，斷面光滑，見(jiàn)大量植物莖葉化石，有揉搓?duì)睢?/p>

4 水文地質(zhì)情況

4.1 大巷上下50m沖洗液漏失情況

（1）2019-D1孔378-480m巷道段沖洗液漏失，漏失量約0-0.16m3/h; 459.70m處沖洗液消耗，漏失量約0.80m3/h。（2）2019-D2孔458-560m巷道段沖洗液漏失，漏失量約0-0.16m3/h，漏失正常。（3）2019-D3孔600-700m巷道段沖洗液漏失，漏失量約0.16-0.42m3。（4）2019-D4在700-800m巷道段沖洗液漏失，漏失量約0.16-0.32m3/h。（5）2019-D5孔在730-830m巷道段沖洗液漏失，漏失量約0-0.16m3/h。

4.2 K3砂巖層位沖洗液漏失情況

2019-D1～D4孔揭露K3砂巖段，巖性主要為細(xì)砂巖，少量裂隙發(fā)育，且被方解石脈充填，在鉆探過(guò)程中，漏失量約0.16-0.48m3/h消耗正常。

2019-D5在846.80-854.43m K3砂巖（細(xì)砂巖）段（巷道下71米）裂隙發(fā)育、且被方解石脈充填、沖洗液漏失，漏失量約0.16-3.20m3/h，消耗量大因?yàn)槭芷扑橛绊憽?/p>

4.3 斷層帶沖洗液漏失情況

各孔斷層帶沖洗液漏失量均正常消耗。

4.4 灰?guī)r沖洗液漏失情況

2019-D1孔、2019-D2孔鉆探見(jiàn)灰?guī)r沖洗液漏失正常消耗0.16m3/h。

5 大巷層位巖石抗壓強(qiáng)度分析

5.1 分孔描述（見(jiàn)表6）

5.2 總結(jié)砂巖和泥巖的兩極值

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，砂巖的抗壓強(qiáng)度21.20-78.80MPa，平均值56.90MPa;泥巖的抗壓強(qiáng)度32.60-67.60MPa，平均值49.6MPa。

5.3 分析抗壓強(qiáng)度高低的原因，分別位于的層位

2019-D1：泥巖抗壓強(qiáng)度為32.60-67.60MPa，層位在3煤下30-70m，對(duì)應(yīng)巷道上及巷道下，該層位泥巖RQD值較高，含有少量砂質(zhì)成分，巖石致密性好，吸水性差，故抗壓強(qiáng)度偏大。

2019-D2：泥巖抗壓強(qiáng)度為33.4-53.8MPa，層位分別在3煤下33m、2煤下2m，對(duì)應(yīng)巷道頂、底板，該層位泥巖RQD值中等，含有少量砂質(zhì)成分，巖石致密性好，吸水性差，故抗壓強(qiáng)度偏大。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文在總結(jié)勘查區(qū)地質(zhì)鉆孔成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合巷道開(kāi)采可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題對(duì)巷道的頂?shù)桶鍘r性進(jìn)行了分類(lèi)，分類(lèi)的方法簡(jiǎn)單明確。反應(yīng)了巷道頂?shù)装宓膲毫?，巷道開(kāi)挖隨深度的增加，地下水滲透壓力相應(yīng)增大，軟質(zhì)巖體可能會(huì)出現(xiàn)變形，對(duì)巷道產(chǎn)生不利的影響，相應(yīng)巷道段地面應(yīng)增加定向鉆孔進(jìn)行注漿加固。巷道附近的巖性將決定巷道開(kāi)挖后圍巖的安全與穩(wěn)定，建議施工過(guò)程中加以監(jiān)控量測(cè)手段，以判斷圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，判斷支護(hù)狀態(tài)的合理性，及時(shí)的予以檢驗(yàn)修正。

參考文獻(xiàn)：

[1]于雙忠.煤礦工程地質(zhì)研究[Z].

[2]劉剛.井巷工程[Z].