近日,淮北矿业集团芦岭矿-900m大巷传来重大喜讯,该矿通过创新应用多项关键技术,成功破解深井复杂构造地层TBM掘进难题,实现了巷道掘进效率提升30%、围岩收敛量减少45% 以上的显著成果,为深部矿井安全高效开采提供了有力的技术支撑。
该矿施工的-900m大巷位于Ⅲ2、Ⅲ4采区深部,长度为3700m,底板标高介于-810m至-898m之间,由于穿层施工10煤层底板至一灰顶板区间段,地应力高、层节理发育,软岩、软煤巷道围岩治理困难,巷道失修率居高不下,给施工带来极大挑战,严重制约矿井的安全高效生产及安全质量标准化建设。
为攻克这一难题,该矿联合中煤科工开采研究院、工程处矿建工区组建攻关项目团队,创新构建了“井上定向钻超前探查+井下普钻动态验证+原位地质力学快速测试评估”的井上下联动地质保障体系。通过实施掘进前地面定向钻“一钻四孔”技术,精准探查地层岩性、节理裂隙发育程度、地质构造及水文条件,对特殊区域进行注浆加固;掘进中采用井下普钻对地面钻孔控制层位进行动态验证,同时利用原位快速测试装置获取围岩地应力、强度和裂隙数据,实时评估围岩状态,为施工提供了坚实的地质保障。
同时,通过深入研究深井复杂构造地层TBM掘进巷道围岩大变形机理,建立三维离散元模型,揭示了岩体强度、节理特征及地应力等因素对巷道围岩稳定性的影响,并创新推出“超前预加固-动态支护-掘后锚注”分阶段协同防控技术。掘进前采用地面定向顺层孔对节理岩层、断层破碎带及灰岩区域进行超前注浆综合治理;掘进中根据地质力学参数测试结果进行围岩稳定性评估,实施分级动态主动支护;掘进后利用预应力高压锚注一体化装置和材料,进行支护补强和高压注浆,确保巷道长期稳定。
此外,该矿还使用抗压强度高、粘结力强的亲岩型纳米改性注浆材料,以及预应力高压锚注一体化装置,有效提高了注浆锚索破断力和注浆压力,形成了高压预注浆技术。
目前,该项目技术成果已在芦岭矿-900m大巷3500m 路段成功应用,巷道整体稳定性良好。经统计,项目技术成果在-900m大巷及Ⅲ1043底抽巷累计应用巷道5500m,每米巷道节省返修成本1.45万元,累计新增经济效益7975万元。同时,该成果大幅提高了巷道的安全性和可靠性,消除了矿井维护中的安全隐患,为深部资源开发与绿色矿井升级提供了重要支撑。(毛海警)
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