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摘要:鉴于顾桥煤矿自投产以来岩石巷道顶板压力较大出现巷道损坏的现象,因此采用了“注浆”的方法在原支护方式的基础上进行加固。本文对注浆加固技术在南翼胶带机大巷的成功实施进行了阐述,在施工工艺方面进行了详细的介绍,最后对加固效果做了深入的分析。
关键词:胶带机大巷;顶板压力;注浆加固;钻孔取芯。
中图分类号:TD265
0.引言
顾桥煤矿为深部开采矿井,顶板压力较大,矿井自2007年投产以来,巷道底鼓现象严重。而现阶段对于顶板来压规律的认识还不完善,巷道加固技术也存在有待完备的地方,顶板来压对巷道支护构成了极大的威胁。在针对顾桥煤矿南翼胶带机大巷的实际情况深入研究后,决定采用注浆加固技术进行防治。
1.南翼胶带机大巷加固工程概况
顾桥煤矿为深部开采矿井,顶板压力较大,南翼胶带机大巷支护方式采用的是架棚支护,所在区域地质构造比较发育,部分巷道已出现变形损坏现象。因此根据研究决定,采用注浆的方法在原支护方式的基础上进行加固[1]。
2.顾桥煤矿南翼胶带机大巷注浆加固支护技术工艺
1.注浆方法和顺序:
(1)断面内由下向上,拱顶最后注浆。
(2)注浆过程中如发现泄漏严重,可采用双液浆进行封堵。
2.注浆孔的布置和要求
(1)注浆孔布置分为一注和二注,其中一注布置7个孔,花管规格:Ф26.25*3.25*1000mm,孔深1500mm,孔距1、7号孔布置在底板上500mm,余下的注浆孔均匀布置在巷道轮廓线上,排距4000mm。二注布置8个孔,花管规格:Ф26.25*3.25*2000mm,孔深2500mm,孔距1、8号孔布置在底板上300mm,余下的注浆孔均匀布置在巷道轮廓线上,排距4000mm。如图1所示。
(2)一、二注注浆孔成排呈插花布置,孔口花管外露50mm,封口段采用Z2850锚固剂一支,封口长度不小于200mm,二注要滞后一注30m后施工。
(3)在施工过程中根据施工现场实际情况如需调整上述技术参数,由矿有关职能部门现场确定。
3.注浆压力
注浆压力参数终压确定为2.5~3.0Mpa.具体情况可根据现场情况予以调整。
4.注浆材料
此次注浆使用P·S32.5普通矿用硅酸盐水泥,水泥浆按0.75:1的水灰比配制。
5.施工方法
(1)水电及压风就近接至施工地点,由矿相关单位协助解决。
(2)为了保证制浆工作安全,搅拌机,储浆桶,注浆管路安装在巷道的一侧,注浆前,注浆人员站在人字梯上接注浆管,注浆工不少于三人,一人站在人字梯上合注浆管,要求系上安全带,并拴在牢固装置上,安全带要高挂低用。二人扶梯并观察安全情况,扶梯人注意力要集中,注浆管合茬后,人员撤至安全地点,方可通知开机注浆。
6.锚注孔施工及注浆
(1)先标出锚注孔位,采用YT-28风锤,Φ32mm钻头严格按照设计孔位、孔深、孔的角度施工。
(2)将注浆管用锚固剂锚固:先将锚固剂拌好后包在注浆管上(距离加丝侧50mm,长度不少于200mm),然后用手将注浆管送入孔内,封堵严实,封堵孔深度不少于200mm,封堵后隔24小时以后方可注浆,以确保注浆时有足够的强度[3]。
(3)开始注浆前,准备好注浆材料。首先用清水调定注浆压力,将吸注管放在注水桶内→注浆阀半开→逆旋调压阀至0位→开机缓慢旋转调压阀,正常出水后缓慢关闭注浆阀→调至规定压力。然后按设计的水灰比配备好浆液,待一切正常后,方可开始注浆。
(4)注浆过程中当注孔达到设计注浆压力后或达到一定注浆量后,方可停止单孔注浆,浆液达到相邻或上水平孔位时也可停止单孔注浆,每孔注浆结束后,应先停机关闭注浆阀,再开启卸压阀后才能换孔,卸压阀口严禁站人,注浆阀需在半小时后(浆液初凝后)方可拆卸。
(5)注浆时,要注意观察注浆前、后进浆情况,若出现跑漏现象,要及时使用堵漏材料进行封堵,或间歇注浆以减少漏浆。
(6)注浆中因故暂停注浆,可向孔内压注一定量清水保证注浆通路畅通。
(7)本孔注浆时,相邻孔出浆可用闸阀将相邻孔封闭。
(8)注浆时,注浆孔周围3m范围,不得有人,注浆孔的正对面不得站人。
(9)注浆过程中需要观察注浆泵的运行情况及排浆情况,每次注浆结束后,要立即用清水将管路、机具冲洗干净,并同时对机具设备进行检查维修。
(10)注浆前要注意用棉纱保护好注浆管丝扣。
3. 注浆加固支护技术效果分析
对于南翼胶带机大巷注浆加固后的情况采用钻探取芯孔来分析[4]。
本次取芯设计2个取芯孔,孔号为1#和2#,方位73°,倾角分别为-12°和-3°,设计孔深60m,终孔位于巷道顶板以上约2m及10m处,两孔前15m均不取芯。本次取芯孔兼作后期注浆孔,孔口下8m长Φ108mm套管。如图表1。
表1钻孔情况一览表
1.1#孔取芯情况
1#孔位于巷中顶板下1.37m,距右帮1.4m,所取岩芯其岩性主要为细砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,其中19.6m和31.6m处分别见长约10cm的软泥,呈软塑状,粘手,初判可能为断层泥。1#孔取芯率在67%左右,岩芯局部较破碎,完整性参见取芯成果表。该孔截至3月23日早班结束已取芯至37.2m。据现场钻屑判定:37.2-46.5m泥岩,46.5-47.68砂岩。由于采用绳索法取芯至37.2m后,孔口不返水,孔内压力过大,致使水变头崩落,无法钻进,且绳索摔坏,取芯难度大,37.2至47.68m未取到芯,自24日中班起,采取常规取芯钻头风动钻进,截至25日10:00,已钻进至49m,49m以深至设计终孔位置不再取芯,截至13:00,已钻进至60m。如图表2。
2.2#孔取芯情况
2#孔位于巷中顶板下1.34m,距左帮1.53 m,所取岩芯其岩性主要为细砂岩、泥岩、砂质泥岩及煤,2#孔取芯率约为13%,岩芯较破碎,完整性参见取芯成果表。该孔3月23日早6点左右钻进至30m时取芯钻头脱落在孔内,暂停施工。23日中班,经研究决定,2#孔不再施工。如图表3。
顾桥煤矿南翼胶带机大巷注浆加固支护技术的应用,在阻止巷道周围来压造成的巷道变形方面取得了显著的效果。观察表2、3可以发现采取注浆加固支护技术后浆液胶结破碎松散岩层,充填松散岩层和空旷处,在其外围形成完整的注浆帷幕带和围岩一起共同承载矿山压力,减轻了巷道周围来压对巷道支护产生的压力,对巷道因此而产生的变形起到了一定的预阻作用。
4.结论及建议
通过对顾桥煤矿南翼胶带机大巷注浆加固支护技术的研究和实践,得出如下结论:巷道注浆加固支护技术是一种行之有效的防护技术,减缓了巷道变形快的危害,延长了巷道的使用年限,且成本低廉,施工简单,该技术的应用完全符合煤矿的安全生产理念,具有重要的推广应用前景。
参考文献:
[1] 温福平,韩波,方基祥.锚注支护技术在修复巷道中的应用[J].煤炭技术,2003,03.
[2] 王同旭,陆士良.掘修巷道超前注浆加固技术[J],采矿与安全工程学报,1996,04.
[3] 陶林.礦井软岩巷道注浆加固过程及效果分析[J],矿业安全与环保,2008,02.
[4] 邹光华,张凤岩,宋彦波.巷道过含水断层破碎带的注浆加固技术[J],煤炭科学技术,2010,06.
关键词:胶带机大巷;顶板压力;注浆加固;钻孔取芯。
中图分类号:TD265
0.引言
顾桥煤矿为深部开采矿井,顶板压力较大,矿井自2007年投产以来,巷道底鼓现象严重。而现阶段对于顶板来压规律的认识还不完善,巷道加固技术也存在有待完备的地方,顶板来压对巷道支护构成了极大的威胁。在针对顾桥煤矿南翼胶带机大巷的实际情况深入研究后,决定采用注浆加固技术进行防治。
1.南翼胶带机大巷加固工程概况
顾桥煤矿为深部开采矿井,顶板压力较大,南翼胶带机大巷支护方式采用的是架棚支护,所在区域地质构造比较发育,部分巷道已出现变形损坏现象。因此根据研究决定,采用注浆的方法在原支护方式的基础上进行加固[1]。
2.顾桥煤矿南翼胶带机大巷注浆加固支护技术工艺
1.注浆方法和顺序:
(1)断面内由下向上,拱顶最后注浆。
(2)注浆过程中如发现泄漏严重,可采用双液浆进行封堵。
2.注浆孔的布置和要求
(1)注浆孔布置分为一注和二注,其中一注布置7个孔,花管规格:Ф26.25*3.25*1000mm,孔深1500mm,孔距1、7号孔布置在底板上500mm,余下的注浆孔均匀布置在巷道轮廓线上,排距4000mm。二注布置8个孔,花管规格:Ф26.25*3.25*2000mm,孔深2500mm,孔距1、8号孔布置在底板上300mm,余下的注浆孔均匀布置在巷道轮廓线上,排距4000mm。如图1所示。
(2)一、二注注浆孔成排呈插花布置,孔口花管外露50mm,封口段采用Z2850锚固剂一支,封口长度不小于200mm,二注要滞后一注30m后施工。
(3)在施工过程中根据施工现场实际情况如需调整上述技术参数,由矿有关职能部门现场确定。
3.注浆压力
注浆压力参数终压确定为2.5~3.0Mpa.具体情况可根据现场情况予以调整。
4.注浆材料
此次注浆使用P·S32.5普通矿用硅酸盐水泥,水泥浆按0.75:1的水灰比配制。
5.施工方法
(1)水电及压风就近接至施工地点,由矿相关单位协助解决。
(2)为了保证制浆工作安全,搅拌机,储浆桶,注浆管路安装在巷道的一侧,注浆前,注浆人员站在人字梯上接注浆管,注浆工不少于三人,一人站在人字梯上合注浆管,要求系上安全带,并拴在牢固装置上,安全带要高挂低用。二人扶梯并观察安全情况,扶梯人注意力要集中,注浆管合茬后,人员撤至安全地点,方可通知开机注浆。
6.锚注孔施工及注浆
(1)先标出锚注孔位,采用YT-28风锤,Φ32mm钻头严格按照设计孔位、孔深、孔的角度施工。
(2)将注浆管用锚固剂锚固:先将锚固剂拌好后包在注浆管上(距离加丝侧50mm,长度不少于200mm),然后用手将注浆管送入孔内,封堵严实,封堵孔深度不少于200mm,封堵后隔24小时以后方可注浆,以确保注浆时有足够的强度[3]。
(3)开始注浆前,准备好注浆材料。首先用清水调定注浆压力,将吸注管放在注水桶内→注浆阀半开→逆旋调压阀至0位→开机缓慢旋转调压阀,正常出水后缓慢关闭注浆阀→调至规定压力。然后按设计的水灰比配备好浆液,待一切正常后,方可开始注浆。
(4)注浆过程中当注孔达到设计注浆压力后或达到一定注浆量后,方可停止单孔注浆,浆液达到相邻或上水平孔位时也可停止单孔注浆,每孔注浆结束后,应先停机关闭注浆阀,再开启卸压阀后才能换孔,卸压阀口严禁站人,注浆阀需在半小时后(浆液初凝后)方可拆卸。
(5)注浆时,要注意观察注浆前、后进浆情况,若出现跑漏现象,要及时使用堵漏材料进行封堵,或间歇注浆以减少漏浆。
(6)注浆中因故暂停注浆,可向孔内压注一定量清水保证注浆通路畅通。
(7)本孔注浆时,相邻孔出浆可用闸阀将相邻孔封闭。
(8)注浆时,注浆孔周围3m范围,不得有人,注浆孔的正对面不得站人。
(9)注浆过程中需要观察注浆泵的运行情况及排浆情况,每次注浆结束后,要立即用清水将管路、机具冲洗干净,并同时对机具设备进行检查维修。
(10)注浆前要注意用棉纱保护好注浆管丝扣。
3. 注浆加固支护技术效果分析
对于南翼胶带机大巷注浆加固后的情况采用钻探取芯孔来分析[4]。
本次取芯设计2个取芯孔,孔号为1#和2#,方位73°,倾角分别为-12°和-3°,设计孔深60m,终孔位于巷道顶板以上约2m及10m处,两孔前15m均不取芯。本次取芯孔兼作后期注浆孔,孔口下8m长Φ108mm套管。如图表1。
表1钻孔情况一览表
1.1#孔取芯情况
1#孔位于巷中顶板下1.37m,距右帮1.4m,所取岩芯其岩性主要为细砂岩、泥岩、砂质泥岩、粉砂岩,其中19.6m和31.6m处分别见长约10cm的软泥,呈软塑状,粘手,初判可能为断层泥。1#孔取芯率在67%左右,岩芯局部较破碎,完整性参见取芯成果表。该孔截至3月23日早班结束已取芯至37.2m。据现场钻屑判定:37.2-46.5m泥岩,46.5-47.68砂岩。由于采用绳索法取芯至37.2m后,孔口不返水,孔内压力过大,致使水变头崩落,无法钻进,且绳索摔坏,取芯难度大,37.2至47.68m未取到芯,自24日中班起,采取常规取芯钻头风动钻进,截至25日10:00,已钻进至49m,49m以深至设计终孔位置不再取芯,截至13:00,已钻进至60m。如图表2。
2.2#孔取芯情况
2#孔位于巷中顶板下1.34m,距左帮1.53 m,所取岩芯其岩性主要为细砂岩、泥岩、砂质泥岩及煤,2#孔取芯率约为13%,岩芯较破碎,完整性参见取芯成果表。该孔3月23日早6点左右钻进至30m时取芯钻头脱落在孔内,暂停施工。23日中班,经研究决定,2#孔不再施工。如图表3。
顾桥煤矿南翼胶带机大巷注浆加固支护技术的应用,在阻止巷道周围来压造成的巷道变形方面取得了显著的效果。观察表2、3可以发现采取注浆加固支护技术后浆液胶结破碎松散岩层,充填松散岩层和空旷处,在其外围形成完整的注浆帷幕带和围岩一起共同承载矿山压力,减轻了巷道周围来压对巷道支护产生的压力,对巷道因此而产生的变形起到了一定的预阻作用。
4.结论及建议
通过对顾桥煤矿南翼胶带机大巷注浆加固支护技术的研究和实践,得出如下结论:巷道注浆加固支护技术是一种行之有效的防护技术,减缓了巷道变形快的危害,延长了巷道的使用年限,且成本低廉,施工简单,该技术的应用完全符合煤矿的安全生产理念,具有重要的推广应用前景。
参考文献:
[1] 温福平,韩波,方基祥.锚注支护技术在修复巷道中的应用[J].煤炭技术,2003,03.
[2] 王同旭,陆士良.掘修巷道超前注浆加固技术[J],采矿与安全工程学报,1996,04.
[3] 陶林.礦井软岩巷道注浆加固过程及效果分析[J],矿业安全与环保,2008,02.
[4] 邹光华,张凤岩,宋彦波.巷道过含水断层破碎带的注浆加固技术[J],煤炭科学技术,2010,06.