綜采工作面過破碎帶頂幫采用的注漿加固技術(shù)

崔剛

摘 要：在綜采工作中經(jīng)常發(fā)生要過破碎帶問題，維護(hù)也是非常困難的，對(duì)安全生產(chǎn)極為不利。為保證回采工作面的順利進(jìn)行，采用化學(xué)灌漿加固煤層頂板使之加固后的頂板有更好的完整性，即采用注漿加固技術(shù)進(jìn)行了對(duì)工作面破碎頂板的修復(fù)工作，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：綜采高工作面；頂幫加固

中圖分類號(hào)：TD265.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）32-0167-01

1 工作面注漿技術(shù)的機(jī)理

1.1 漿網(wǎng)骨架

被擠出或滲入裂縫的漿液縱橫交錯(cuò)在堅(jiān)硬的巖石上凝固，會(huì)形成網(wǎng)絡(luò)骨架。泥漿整合體的片材或帶材的厚度不同，但幾乎可以相互連通，最后形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)骨架，馬格尼化學(xué)原料具有良好韌性和粘附性，負(fù)載增加時(shí)，固化材料的變形但不損壞，負(fù)載由高強(qiáng)度的煤承擔(dān)，周圍巖石的故障條件是靠近煤由裂紋的表面強(qiáng)弱度和機(jī)體強(qiáng)度條件。當(dāng)煤體應(yīng)力超過煤體的強(qiáng)度發(fā)生大變形后，綜合材料的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以其良好的韌性和粘結(jié)實(shí)力起著骨架作用，提高了圍巖的殘余強(qiáng)度，限制圍巖延伸的破壞，從而提高了維護(hù)狀態(tài)。

1.2 填充及轉(zhuǎn)化破壞機(jī)制的作用

漿液在泵壓力的作用下，除了一些較大的裂縫填充，閉合骨折和小裂縫也可以填補(bǔ)。縮小甚至使其閉合，提高圍巖的彈性模量和強(qiáng)度。灌漿后，裂縫也會(huì)被填充。由于斷裂表面材料的粘結(jié)作用，裂紋尖端的應(yīng)力減弱或消失，從而使已經(jīng)發(fā)生的圍巖破壞機(jī)理發(fā)生轉(zhuǎn)變。此外，當(dāng)有一個(gè)大的裂縫在圍巖時(shí)，該機(jī)構(gòu)鄰近裂縫的巖石在兩方向的都有應(yīng)力，并且有固化的材料在有壓力作用下對(duì)裂縫進(jìn)行填充保持致密，應(yīng)力狀態(tài)將被改變?yōu)槿齻€(gè)，而巖體在有三個(gè)相應(yīng)力作用時(shí)的強(qiáng)度比兩向的顯著較高，且脆性降低，塑性增加。但從應(yīng)力狀態(tài)的角度來看，灌漿也起轉(zhuǎn)變巖體的破壞機(jī)理和提高圍巖強(qiáng)度的作用。

1.3 提高圍巖體的強(qiáng)度

通過注漿，以改變?nèi)醣砻娴牧W(xué)特性，即改變煤巖體之間的間隙和煤巖內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，以及增大相互位移的阻力，從而提高整體的煤巖體的穩(wěn)定性。

2 改善整體結(jié)構(gòu)

破碎的煤巖體通過注漿加固，提高煤巖體的整體承載能力，提高整體性能，在工作面推進(jìn)過程中沒有出現(xiàn)剝落和架前頂板下降的現(xiàn)象。

3 構(gòu)造帶注漿的原則

①提前注漿原則的執(zhí)行。在工作推進(jìn)行注漿，在松軟破碎煤巖體固結(jié)成一個(gè)整體，以確保工作面不容易出現(xiàn)片幫、漏頂?shù)默F(xiàn)象，已保證工作面推進(jìn)的速度。

②統(tǒng)一灌漿原則。灌漿孔應(yīng)均勻分布，在破碎煤巖體漿液可以最大限度的均勻滲透，從而達(dá)到整體加固的效果。

4 化學(xué)注漿強(qiáng)化方案及措施

因?yàn)樗唷⑺ＡУ炔牧峡估鞆?qiáng)度低，附著力差，有腐蝕性，不穩(wěn)定，操作工藝復(fù)雜，對(duì)技術(shù)要求高，不便于井下工人操作；而馬格尼固結(jié)體抗壓縮、剪切的強(qiáng)度高，操作簡便，為多數(shù)井下作業(yè)環(huán)境，對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求不高。結(jié)合上述材料的性能和用途進(jìn)行比較，選用馬格尼材料固化破碎頂板方案為優(yōu)選方案。

5 灌漿的施工方案

5.1 工作面注漿鉆孔布置參數(shù)

①孔的位置：根據(jù)工作面頂板破碎程度、采高和落差，確定注漿孔的參數(shù)，控制頂和煤壁，沿工作面傾斜方向孔間距是 3.0 m，距頂板1 m，鉆孔角度根據(jù)現(xiàn)場頂、幫的實(shí)際情況為 （20 °～30 °）之間，并隨工作面推進(jìn)根據(jù)頂板固化程度，以確定灌漿的下一個(gè)周期。

②灌漿孔參數(shù)：注漿孔直徑= 42 mm，注漿孔孔深度6 m。

③鉆孔：保證灌漿孔孔的深度和角度。

④連接管路。

⑤注漿開始。根據(jù)實(shí)際情況而定，預(yù)計(jì)每孔灌漿量約為20桶。

5.2 工作面過皮帶運(yùn)輸巷布置鉆孔及注漿參數(shù)

①注漿孔位。根據(jù)巷道斷面的尺寸，距工作面底板的距離，安排鉆孔。

②灌漿孔的參數(shù)。據(jù)實(shí)際情況而定。

③現(xiàn)場鉆孔，根據(jù)注漿孔參數(shù)確定深度和角度。

④注漿管的連接。

5.3 注漿作業(yè)程序

在固體結(jié)構(gòu)的過程中，不同材料總目的是要添加固體。該方法被歸納為以下5個(gè)步驟：

①對(duì)注漿點(diǎn)的合理安排。

②連接供氣管道及設(shè)備的灌漿線。以檢查和確定灌漿設(shè)備，保證管道的有效性和可靠性。

③灌漿過程中發(fā)生滲漏要及時(shí)處理。

④一般按照灌漿壓力，根據(jù)注漿回流程度確定停止注漿時(shí)間，更換前需要及時(shí)拔注射槍。

⑤改變灌漿孔時(shí)，必須認(rèn)真沖洗注漿槍槍尖，以防止堵塞。

⑥在灌漿完成后，清潔設(shè)備及配件。在灌漿結(jié)束前準(zhǔn)備充足的清洗劑，應(yīng)根據(jù)灌漿設(shè)備和材料說明進(jìn)行清洗。

6 注漿技術(shù)及細(xì)節(jié)分析

正確選擇灌漿、灌漿時(shí)間，直接關(guān)系到材料的消耗、灌漿效果及成本等。因此，如何保護(hù)煤礦的基本作用和煤礦的質(zhì)量，是問題的關(guān)鍵。下面是我們根據(jù)專業(yè)數(shù)據(jù)和實(shí)際操作的情況所分析的細(xì)節(jié)問題。

①合理的氣流分布。在采礦過程中，在氣體體積分?jǐn)?shù)的回流氣道氣流穩(wěn)定在約0.3%，所需的空氣分布也應(yīng)該是適當(dāng)?shù)模员ＷC在采空區(qū)中對(duì)空氣質(zhì)量的控制，在煤礦的保護(hù)與開發(fā)中，注漿技術(shù)的應(yīng)用十分重要。空氣供給量對(duì)固體燃料的釋放和聚集起著一個(gè)外部推力，而灌漿本身，對(duì)空氣的分布要求是外部因素。在實(shí)踐中更需要掌握內(nèi)外兩層的關(guān)鍵影響因素，最終達(dá)到預(yù)期的效果。

②回采工作面調(diào)成“L”型，有利于采空區(qū)上部瓦斯的釋放。在整個(gè)灌漿技術(shù)中，從整體到局部的調(diào)整，影響最終結(jié)果。為了保證煤的燃燒質(zhì)量，對(duì)工作面的技術(shù)要求而言，需要不同的材料。調(diào)成“L”的形狀可以使氣體釋放，空氣的流動(dòng)緩慢釋放，為最終的煤礦開采鋪平道路。

③加強(qiáng)頂線的支持，提高頂能力和工作面懸頂及時(shí)挑落切割，盡量避免工作面采空區(qū)瓦斯涌入。在完成了對(duì)瓦斯的有效運(yùn)行后，我們需要進(jìn)行二次處理，使工作面保持本身形狀。在瓦斯礦井被破壞的情況下，完成了煤礦井下保護(hù)和對(duì)外部空間的利用，同時(shí)也對(duì)注漿技術(shù)的應(yīng)用起到有利作用。

④控制采空區(qū)瓦斯涌出。對(duì)于在灌漿過程中瓦斯量的控制，是最終的煤礦生產(chǎn)質(zhì)量過程的一部分，該項(xiàng)目不能忽視。注漿法是防止煤礦突水進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)入工作面，由于此過程會(huì)和空氣接觸，因此，對(duì)氣體的控制是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過對(duì)墻灌漿工程，可以有效地減少風(fēng)的進(jìn)入，從而控制氣體排放。

⑤保證質(zhì)量石墻的質(zhì)量，特備要保證小川石墻的質(zhì)量，保證它對(duì)瓦斯釋放的影響。灌漿過程中氣體的特殊處理是工作過程中的一個(gè)必要步驟。石墻是工作面響應(yīng)于空氣的供應(yīng)量而采取的方式，墻體結(jié)構(gòu)可以保證氣體在整個(gè)過程中發(fā)揮作用而防治不利情況的發(fā)生，并專門用于灌漿的氣體空間和設(shè)置的連接。

7 結(jié) 語

本文通過簡單的對(duì)加固技術(shù)全過程的介紹，不難發(fā)現(xiàn)，注漿技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，面對(duì)斷層破碎帶的地質(zhì)構(gòu)造，如大采高仰采工作面頂板難以控制，極易造成煤壁、頂板破碎及分段塌落等等不利情況，如不及時(shí)控制，將使塌落的范圍繼續(xù)擴(kuò)大，環(huán)境惡化同時(shí)也導(dǎo)致生產(chǎn)停滯，影響安全生產(chǎn)，注漿加固技術(shù)有加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)骨架、提高圍巖強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)抑制煤壁剝落和頂板漏頂?shù)男Ч浅Ｃ黠@，具有很高的推廣價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

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