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)勘測預測，可能要揭露3處較大的出水點，試驗巷道揭水點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)原始導高帶進入煤層頂板，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、擴大，進一步降低隔水層的強度和阻水能力，承壓水原始導高進一步導升而進人巷道塑性圈，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平衡狀態(tài)，一旦加上掘巷所產(chǎn)生的礦壓破壞作用，相對平衡狀態(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間后才會發(fā)生[3]。這也說明礦壓對隔水層的破壞有時有一個時間滯后效應(yīng)。突水水壓可達2MPa，水量最大可增大到4t/min。
2．2 圍巖預注漿方案設(shè)計
通過上述突水區(qū)圍巖本構(gòu)關(guān)系分析可知，掘進巷道進人突水區(qū)前，作用在掘進工作面上的巖水總壓力和圍巖變形比正常掘進時要大得多，因此，巷道進入突水區(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，確定預留止?jié){巖柱作為止?jié){墻，巷道掘進頭到突水區(qū)的巖柱留置見圖2。
2．3預留止?jié){巖柱厚度確定
預留止?jié){巖柱厚度是關(guān)鍵參數(shù)，可按下式汁算：
巷道掘進頭臨近出水點處，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，預留止?jié){巖柱的有效厚度為1．2m。
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