2．1研究概況
焦作中馬礦主采煤層為二。煤層。直接頂為粉砂巖，直接底為泥巖、粉砂巖互層，老底為細(xì)砂巖。L8灰?guī)r含水層厚度8～10m，距煤層底板25～30m。為防突水，一般將大巷布置在煤層頂板巖層中。2004年大巷延伸中，經(jīng)地質(zhì)勘測預(yù)測，可能要揭露3處較大的出水點(diǎn)，試驗(yàn)巷道揭水點(diǎn)及斷層工程特征如圖1所示。由圖1可以看出，由于受斷層的切割，使煤層底板八灰承壓水通過斷層破碎帶經(jīng)原始導(dǎo)高帶進(jìn)入煤層頂板，掘巷中，在礦山壓力作用下，使巷道底板隔水層中原有的構(gòu)造裂隙發(fā)展、擴(kuò)大，進(jìn)一步降低隔水層的強(qiáng)度和阻水能力，承壓水原始導(dǎo)高進(jìn)一步導(dǎo)升而進(jìn)人巷道塑性圈，從而為巷道突水的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。由于在天然條件下水壓的作用與經(jīng)過原始構(gòu)造破壞后的隔水層的阻水能力已大體上處于相對(duì)平衡狀態(tài)，一旦加上掘巷所產(chǎn)生的礦壓破壞作用，相對(duì)平衡狀態(tài)即遭破壞，底板突水隨之發(fā)生。根據(jù)圍巖本構(gòu)關(guān)系和有效應(yīng)力作用原理分析，礦壓進(jìn)一步造成圍巖平衡，使有效應(yīng)力降低，使底板失穩(wěn)而造成突水。實(shí)踐表明，掘巷礦壓所產(chǎn)生的突水可能在掘巷中，或掘巷后一兩年或更長時(shí)間后才會(huì)發(fā)生[3]。這也說明礦壓對(duì)隔水層的破壞有時(shí)有一個(gè)時(shí)間滯后效應(yīng)。突水水壓可達(dá)2MPa，水量最大可增大到4t/min。
2．2 圍巖預(yù)注漿方案設(shè)計(jì)
通過上述突水區(qū)圍巖本構(gòu)關(guān)系分析可知，掘進(jìn)巷道進(jìn)人突水區(qū)前，作用在掘進(jìn)工作面上的巖水總壓力和圍巖變形比正常掘進(jìn)時(shí)要大得多，因此，巷道進(jìn)入突水區(qū)前，應(yīng)留置足夠抗壓巖柱或人工設(shè)置混凝土止?jié){墻，且在流變而產(chǎn)生的破壞范圍內(nèi)注漿加固，才能保證不突水[4]。根據(jù)工程條件分析，確定預(yù)留止?jié){巖柱作為止?jié){墻，巷道掘進(jìn)頭到突水區(qū)的巖柱留置見圖2。
2．3預(yù)留止?jié){巖柱厚度確定
預(yù)留止?jié){巖柱厚度是關(guān)鍵參數(shù)，可按下式汁算：
巷道掘進(jìn)頭臨近出水點(diǎn)處，各參數(shù)為：
S=15m2，L=14．6m，P=10MPa，τ=10MPa。
取K=1．2，代入式(3)，得：
X=1．2m。
即采用P=10MPa的注漿終壓時(shí)，預(yù)留止?jié){巖柱的有效厚度為1．2m。
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