浅谈煤矿巷道施工中采空区处理方案.pdf

2011 年 9 月（ 上） 浅谈煤矿巷道施工中采空区处理方案 王德云 （ 重庆巨能建设 （ 集团 ） 路桥公司，重庆市400700 ） [摘要] 煤矿巷道掘进中经常遇到采空区，采空的处理是影响工程质量、施工安全和工程进度的关键因素之一。总结百贯沟煤矿改扩建工程 施工中采空区的处理方案，为广大工程技术人员提供参考。 [关键词] 巷道施工；采空区；处理方案 采空区的处理是煤矿巷道施工中经常遇到技术问题，本文就百贯 沟煤矿改扩建工程施工过程中不同采空区处理方案进行总结，为广大工 程技术人员提供参考。 1 工程概况 百贯沟煤矿位于甘肃省崇信县黄花乡，煤田主要地层自下而上为 三叠系上统延长群（ T3yn ） ，侏罗系下统富县组（ J1f ） ，侏罗系中统延安 组 （ J2y ） 、直罗组 （ J2z ） 、安定组 （ J2a ） ，白垩系下统志丹群 （ K1zh ） ， 第三系上统甘肃群 （ Ngn ），第四系 （ Q ）。煤田基本地质构造为呈 NNW～SSE的较宽缓的向斜和两翼不对称的梁龙背斜构成。 2 采空区特征 由于长期以来小煤窑无序开采，在开采过程中形成了数量不明、 位置及大小不明的采空区。这些采空区隐伏性强、分布无规律，有的已 废弃封闭，有的还在生产中使用，有的废弃巷道有煤层自燃现象，因此 处理方案选择对施工安全和工程质量具有较大影响，也影响着工程施工 进度，甚至会影响工程完工后的使用安全。 3 采空区处理方案 3.1 采空区探测预报 采空区的探测预报是预防事故和正确处理的前提。一般采取地质 探孔、地质雷达等手段，目的是探明采空区的位置、大小、岩性、瓦斯 及赋存水等。如果可能，应尽量找曾在该矿工作过的人员进一步了解和 核实采空区的情况，了解得越详细对下一步的处理方案选择越具有指导 性和针对性。 3.2 底板下方采空区处理方法 3.2.1 底板下废弃采空区处理方法 对于底板下方已废弃采空区处理，当采空区距底板 2 米以内时， 因为容易揭露，一般采取揭露后直接用浆砌片石或混凝土回填。要注意 的是回填过程中应将井筒两侧一定范围内的采空区进行延伸回填，防止 两侧采空区塌陷导致较大塌方和支护困难，进而影响施工巷道的工程质 量和安全运营。两侧延伸回填的范围应根据围岩性质及地层地压大小确 定。百贯沟煤矿改扩建工程新副井641.7m～645.7m 段原矿回风巷5m 范围内平行副井井筒，原回风巷道在副井开挖底板下方0.6m。该回风 巷处理即采用的揭露后浆砌片石回填，因该段为较松软煤层，但无明显 地压，延伸回填了10 米。当距底板超过2 米以上时，因揭露相对困难 且回填量大，主要采取注浆充填的方式。百贯沟煤矿改扩建工程副斜井 掘进至603 米时，底板下方2.5 米处有一采空区，该采空区为已废弃的 采掘巷道，大小、走向均不明确，且采空区内有煤层自燃现象。直接揭 露不仅工程量较大且煤自燃产生的CO安全危胁较大。为防止采空区塌 陷和煤的进一步自燃，采取了1∶1 水泥净浆注浆回填，注浆范围和效 果通过打孔检测，注浆范围为新副井10m 以外。此方法要注意的是因 煤矿采空区多是相互贯通的，可能注浆量较大甚至浆液注入在正常使用 的巷道内，因此注浆过程中必须加强巷道巡查，及时封堵正常巷道浆液 溢出点，必要时采用水泥、水玻璃双液浆防止注浆范围过大。 3.2.2 底板下有正常使用巷道的处理方法 在底板下方有正常使用巷道时，施工掘进前应先对下方巷道进行 加固处理，施工掘进时提高炮眼高度、控制循环掘进深度、控制炸药 量，甚至完全人工掘进通过，总之要尽可能减少爆破震动对下方巷道的 影响。掘进完成后除立即加强新掘巷道顶、帮支护外，必须对底板进行 处理以减少施工除碴、材料运输及以后运营过程中矿车运行对下方巷道 的影响。百贯沟煤矿改扩建工程新主斜井工程678m～682m 段底板下 方3.4m 为矿方现在的车场大巷，该段处理方案为在掘进施工时进行 掏槽眼爆破后再进行人工扩大断面，掏槽眼在底板1.5m 以上布置；每 次掘进深度不大于1.0m；每循环掘进的炸药量控制在8kg 以内，采取 多打眼少装药，以减小震动；底板处理方式采取一次浇筑300mm 厚 C25 钢筋混凝土跨越，两头跨出下方巷道轮廓线2 米以外。还应注意耙 岩机等设备不得置于下方巷道处，运输轨道铺设时用较长钢轨一次跨越 下方巷道。 3.2.3 顶部采空区的处理方法 当采空区及施工巷道围岩自身稳定性好且顶部采空区较小时，可 采取先掘进支护再回填采空区的方法施工。采空区充填可使用排架、注 浆（ 或砼 ） 、吹砂、片石（ 浆砌片石 ） 等方法，但吹砂回填后应进行注 浆固化，防止时间出现“砂漏”现象形成空洞。 当施工巷道及采空区围岩较差时，由于巷道掘进后顶部采空区失 去下部围岩的支撑，顶部采空区容易出现坍塌，应先进行采空区处理再 进行巷道掘进，防止采空区坍塌给施工安全和巷道支护增加困难。以注 浆、注砼、喷砼回填配合掘进过程中的悬吊锚杆、锚索处理，须注意掘 进时要采取“短掘短支” ，及时进行悬吊锚杆锚索的施工。注浆不仅可 以回填采空区，而且可以加固围岩，处理效果较好，但注浆、注砼均需 专门设备，同时存在施工后凝固养护的时间长，对设备、工期要求相对 较高。喷砼回填则不仅可利用现场已有设备进行，且强度上升快，喷完 后即可进行巷道掘进，需注意的是喷砼过程中要防止出现空洞形成假 顶。百贯沟煤矿改扩建工程新副井650m～657m 段顶部0.5m～2m 以 上即有一废弃巷道斜向穿通过，高度1.8m、宽度2.4m，砌碹结构，该 段围岩为煤。采取的处理方案为对采空区进行先挂网喷砼，钢筋网 （ φ6.5 钢筋，眼孔120mm120mm ） 每500mm 高度铺设一层，喷 砼回填时超出新副井跨越范围4m 使回填喷砼形成一简支梁结构跨过施 工巷道，这样可以对抵抗部分上部压力。回填完后即进行新副井掘进， 每循环控制在1.2m 以内，掘进后即进行悬吊锚索施工和型钢拱架支护。 3.2.4 侧面采空区处理 对于新掘巷道侧面的采空区，处理起来相对简单。若采空区较小 时，可直接掘进后支护前回填即可；当采空区较大时，先进行回填或加 固处理再进行施工巷道的掘进支护。 4 结语 百贯沟煤矿改扩建工程主副井施工中先后有较大采空区7 个，由 于处理方案得当，均得以安全、快速地通过，这些采空区有的施工已有 一年，最短时间也有三个月了，从监测结果来看，工程质量均得到了较 好地保证，没有为工程完工后的运营埋下安全隐患。因此，在详细掌握 采空区的各种参数特征前提下，制定合理的施工方案、选择正确的施工 方法是保证采空区处理施工安全和工程质量的关键，也可能直接影响工 程施工进度。 作者简介王德云，1973年生，男，重庆人，现职称为工程技术 中级职称，本科学历，研究方向为工程施工，就职于重庆巨能建设（ 集 团 ） 路桥公司。 ［参考文献］ [1] 胡国双.铁山隧道采空区处理.石家庄铁道学院学报,1998. 176