石屏一矿支护技术探索与研究|石屏一矿

　　摘 要：从本矿含煤地层的岩性特征、地质构造的特点对煤、岩层的影响，探讨不同巷道采用不同的支护方式，并通过工程施工中所采用的不同支护技术进行从安全、经济效益及支护效果上进行比较，在确保安全的前提下，降低支护成本，合理地选择适合我矿的支护形式。
　　关键词：岩性特征；支护方式；安全；经济效益
　　l 矿井支护探索的必要性和重要性
　　石屏井田位于四川省古叙矿区古蔺背斜北西翼的古蔺矿段中部，地处四川省古蔺县城东，行政区划属古蔺县石屏乡。区内主要为构造剥蚀地貌，山峦叠嶂，沟谷纵横，奇峰异石，地形崎岖，地层倾角一般20°～25°，地表断层、褶曲稀少，区域内大的断裂多发生在褶曲轴部附近的老地层中，断层走向与褶曲轴线基本一致，破坏煤层的大断层较少。除F9断层对煤层破坏较大外，其余断层破坏相对较小，构造复杂程度属中等。
　　2005年，川南煤业公司委托川南建司进行石屏一矿基建，设计矿井生产能力为120万 t／a，施工期间，由于区内局部地段受地质构造影响，岩性变化反复，曾遇溶岩陷落柱及罕见矿压造成巷道大面积变形等难题长时间影响施工工期，为掘进施工带来难题，在进行了一系列艰难反复的支护手段探索后，矿井于2010年 9月矿井开始进入试生产阶段。
　　为了吸取在建井期间所遇见的井巷掘进支护难题的经验与教训，科学选择一套适合我矿发展的支护手段，从而达到根本上有效地控制矿井围岩变形及确保在地质条件复杂地带安全施工的道路，因此探讨我矿在不同岩性特征及地质构造特点，采取不同支护方式 ，同时又要保证低耗支护成本，是我矿走“安全第一，科学发展”之路的重要工作之一。
　　2 矿井地层、岩性特征及岩层机械力学性质分析
　　2．1 矿井地层、岩性特征
　　区内含煤岩系为二叠系上统龙潭组，属海陆交互相沉积，厚78.10～107.00m，平均89.45m。岩性以泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、砂岩和粘土岩为主，顶部夹0～3层薄层状泥灰岩，底部为硫铁矿层。含煤9～18层，具对比意义的14层，其中全区可采的2层(C19、C25煤层)，局部可采的6层(C13、C14、C15、C19上、C23、C24煤层)。其中泥质岩平均厚40.73m，占含煤岩系总厚的45.5%，主要分布于煤层顶底板及含煤岩系底部，岩性为浅灰、灰、深灰、灰黑色粘土岩、泥岩、炭质泥岩为主；粉砂岩平均厚5.36m，占含煤岩系总厚的6.0%。岩性粉砂岩、泥质粉砂岩为主；砂岩平均厚30.03m，占含煤岩系总厚的33.6%。岩性主为细粒砂岩，少量中、粗粒砂岩；灰岩平均厚1.61m，占含煤岩系总厚的1.8%，主要分布于 含煤岩系顶部，岩性主要为生物屑灰岩或泥灰岩。
　　按岩性组合特征及煤层赋存情况，可将龙潭组自上而下划分为四段，分述如下：
　　(1) 第四段：含煤岩系顶界至C13煤层底板，厚16.20～39.20m，平均24.40m。含煤1～6层，其中C13煤层局部可采。主要由粉砂岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、粘土岩、炭质泥岩和煤层组成。
　　(2) 第三段：C13煤层底板至C19煤层底板，厚26.30～47.20m，平均38.01m。含煤3～10层，其中C19煤层为全区可采煤层，C14、C15、C19上煤层局部可采。主要由细粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、菱铁质粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、粘土岩、炭质泥岩和煤层组成。
　　(3) 第二段：C19煤层底板至C25煤层底板，厚14.60～38.50m，平均23.13m。含煤3～8层，其中C25煤层全区可采，C20 、C21 、C23、C24煤层局部可采。岩性主要由细粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、粘土岩、炭质泥岩和煤层组成。
　　(4) 第一段：C25煤层底板至含煤岩系底界，厚0.20～8.40m，平均3.91m。以褐灰、灰、深灰色块状高岭石粘土岩为主，顶部常有粘土质泥岩。
　　2.2 矿井层岩力学性质及特点分析
　　各主要可采煤层顶底板岩性及力学性质简述表1。
　　从精查地质资料分析，区域内多数岩层抗压强度低，节理裂隙发育，岩体质量差至中等，且从建设期间的实际现状来看，我矿具有岩软、顶底和两帮矿压大的特点，建矿时局部巷道采用工字钢金属支架支护都不能承受巷道围岩压力，造成顶板离层、冒落，两帮推帮量极大，给矿井的安全生产来极大难度，故在巷道掘进时和工作面回采前均需进行了多次维修，既增加了生产成本，同时在维修巷道时还具有极大安全威胁。
　　2．3 矿井围岩的大致特点及分类
　　经多方比较，我矿选择了平硐+暗斜井开拓方式，其主上山均布置在煤层地系下约50m处的茅口灰岩第二段(P1m2)中，通过对矿井地层 、岩性特征、地质构造特点及岩层机械力学性质分析以及在建井施工过程中实施的支护方式为参照，把矿井围岩大致可分为岩石巷道与煤巷两大类，分别共计10个等级，其划分具体如下。
　　岩石巷道等级分类：
　　(1)好：围岩条件好，围岩完整、稳定，自稳能力强的石灰岩层或煤系地层的砂岩、砂质页岩层位中。岩石坚固性系数f一般为6～8。
　　(2)一般：围岩不太完整、稳定，自稳能力较差的煤系地层的砂质页岩、页岩中。岩石坚固性系数f一般为4～6。
　　(3)较差：围岩条件差，围岩强度低、整体性差、受断层等地质构造影响、裂隙节理发育、易片帮冒顶、自稳能力差和采动集中应力较大、围岩位移、压力大且处于变化剧烈的煤系地层动压巷道中。岩石坚固性系数f一般为4～6。
　　(4)差：围岩强度低、稳定性差、松散破碎、遇水易膨胀、地质构造复杂的软弱的煤系地层中，一般处在砂质泥岩、泥岩、粘土岩、及砂页岩、薄煤线（层）组成的软岩系中。岩石坚固性系数f一般为4左右。
　　(5)特别差：围岩条件特差，围岩松软、破碎、强度低、整体性差、裂隙节理发育、自稳能力差、较短时间易片帮冒顶、掘进后自稳时间短，不及时支护易冒顶垮塌的软岩巷道，如遇岩溶硐、陷落柱和滑坡等特殊地质构造地段。岩石坚固性系数f一般为4左右。