煤體加固劑在煤礦頂板中的應用

崔貴波

(陽泉煤業(yè)(集團)股份有限公司一礦,山西 陽泉 045008)

煤體加固劑在煤礦頂板中的應用

崔貴波

(陽泉煤業(yè)(集團)股份有限公司一礦,山西 陽泉 045008)

陽煤一礦S8303工作面(西部)回采過程中，在支架支護頂板差的情況下頂板出現(xiàn)破碎冒落。為保證回采順利進行，防止工作面頂板破碎冒落，避免發(fā)生漏矸冒頂現(xiàn)象，決定在工作面頂板冒落區(qū)采用注膠的方法進行加固，在片幫嚴重區(qū)和軟煤區(qū)構造帶采用注膠進行預防加固。

煤體加固劑；頂板；冒落；注膠

引 言

陽煤一礦S8303回風巷設計長度為1 114 m，沿15#煤挑直接頂掘進的煤巷，煤層厚6.57 m～14.3 m，平均煤厚6.82 m，煤層傾角平均為5°，節(jié)理裂隙發(fā)育，埋深約為650 m。15#煤直接頂為黑色泥巖，厚1.17 m；老頂為灰色石灰?guī)r，厚13.3 m；直接底為黑色泥巖，厚5.8 m；老底為灰白色細砂巖，厚4.8 m。S8303回風巷為矩形斷面，凈高3.7 m，凈寬4.6 m，巷道采用錨網(wǎng)支護，支護參數(shù)如下：

頂板采用錨桿+錨索+金屬網(wǎng)+鋼帶聯(lián)合支護，排距800 mm。鋼帶使用BHW-880-220-4-4 700 mm的6眼鋼帶；每隔一排布置2根錨索，錨索在鋼帶的2、4眼內和3、5眼內交錯布置；其他眼布置錨桿，頂錨桿規(guī)格為Φ22 mm×2 000 mm的螺紋鋼錨桿，錨索規(guī)格為Φ21.6 mm×5 200 mm。

兩幫采用錨桿+錨索+金屬網(wǎng)聯(lián)合支護，排距800 mm。每排每幫布置2根錨桿和2根錨索，按照錨桿/錨索/錨桿/錨索布置，錨桿規(guī)格為Φ22 mm×2 000 mm的螺紋鋼錨桿，錨索規(guī)格為Φ15.24 mm×5 200 mm。

回風超前支護，支護形式為回風巷超前支護，在原有錨網(wǎng)錨索支護的基礎上，回風超前20 m加強支護。采用4組ZCZ10000/26/45型超前支架串列支護。超前支架每組分為左右兩架，移架時分別移架，防止倒架的發(fā)生。支架的前進(后退)靠推移千斤來完成，千斤采用一片換向閥來獨立控制，操作人員可以利用千斤推移不同步的特點靈活調整每組支架。集中移超前支架時，超前支架距機尾端頭架的距離不大于7 m。移架后及時在兩列架頂梁后各支一行點柱，柱距0.8 m。超前支架拉架時，首先將第1組支架左右兩列分別推出后使其達到初撐力要求，再將第2組支架降到合適高度向前拉架，嚴禁同組支架兩列架同時降下。拉架時應不少于兩人操作，一人拉架，一人觀測頂板和支架狀態(tài)。支架發(fā)生歪斜時，必須用倒鏈或防倒千斤扶正支架。升、降支架時，應保持立柱的同步性，避免支架的頂梁與頂板不平行接觸而損壞支架。機尾的端頭支架與超前支架不能同時降下。當回風巷道壓力大時，嚴禁集中拉超前架，必須拉一次超前架、移一次機尾、移一次端頭架。

S8303回風巷為臨采空側巷道，與S8301工作面間留有20 m煤柱。S8303回風巷于2013年8月開始施工時，距S8301工作面回采結束僅4個月(2013年4月末采)，該巷道受采動及側向支撐壓力雙重影響，礦壓顯現(xiàn)明顯，巷道變形嚴重，巷道底鼓1.2 m以上，兩幫移近量在1.0 m～1.5 m，嚴重影響該巷道正常使用。經(jīng)研究決定，對S8303回風巷進行綜合治理，通過治理期間對巷道進行系統(tǒng)、全面和針對性的礦壓觀測，了解和掌握治理期間及回采過程中受力狀況，為以后此類巷道的支護提供直接依據(jù)[1-3]。

1 注膠的目的

目前的實際情況是，S8303回風巷頂板較好，主要問題是巷道底鼓及兩幫變形嚴重。對于巷道底板，施工底板組合錨索是控制底板變形的行之有效的方法。但由于底板錨索施工費用較高且施工工期較長，難以滿足礦井生產(chǎn)要求，因此，本次對回風巷加固方案是對巷道兩幫采用博特威化學漿進行注漿加固。其目的，一是固結破碎煤體，提高其自身承載能力；二是通過注漿使錨桿、錨索與煤體很好地固結，實現(xiàn)全長錨固，最大限度地發(fā)揮幫錨桿、錨索的支護效能，從而有效控制兩幫進一步變形[4-5]。

2 注膠工藝流程

1) 將注膠泵、膠和各種工具都運輸?shù)街付ǖ攸c。

2) 煤幫加固注膠時，在煤幫上打眼，孔距為3 m，孔深為3 m～6 m，傾角為0°～45°。在破碎頂板上注膠加固破碎巖石時，孔距根據(jù)現(xiàn)場定，孔深不小于1 m，傾角為0°～90°。

3) 開始注膠前，把2根吸料管分別插入樹脂和催化劑桶中，活塞在氣馬達的作用下運動，在壓力作用下使原料經(jīng)過活塞進入輸送管，輸送到注射槍里，通過注射槍注入冒頂區(qū)中。在膨脹力的作用下將膠壓入裂隙，進而快速反應，達到粘接加固的目的。

4) 煤幫注膠時，在注膠眼中放入Φ0.18 m×2.5 m或者Φ0.18 m×3 m的玻璃鋼錨桿，把注射槍固定好后開始注膠。注膠開始后，注膠人員隨時觀察注膠情況，發(fā)現(xiàn)異常情況應隨時處理。如需停泵檢修時，應按先卸壓再停風的順序進行操作檢修。每孔注膠量應以煤幫(頂板)返流膠為參考，但不宜過大，根據(jù)現(xiàn)場情況及頂板裂隙隨時掌握注膠量[6-7]。

5) 注膠施工力求一次注好，對頂板破碎較大的部位必須連續(xù)灌注，設備的壓力和流量必須達到施工設計要求。在塌頂區(qū)域充填一次后，未達到充填效果的可直接進行二次充填。

6) 注膠人員在施工中應注意查看注膠量、注膠比例及擴散范圍，及時封堵漏漿區(qū)域,減少材料浪費，保證效果。當注膠過程中出現(xiàn)少量反料情況時，應降低注膠速度或進行間歇性注膠，直至不再出現(xiàn)反料。

7) 注膠過程中出現(xiàn)跑膠、冒膠的現(xiàn)象，多屬封閉不嚴導致。當出現(xiàn)此種情況時，應停止注膠，重做封閉工作。

3 注膠效果

注膠后兩幫位移量減小，巷道變形量減小了。

注膠后便于巷道二次施工，受采空側側向支撐應力影響，巷道變形嚴重，兩幫圍巖破碎，二次開幫施工錨桿、錨索錨注困難，進行注漿后有利于錨桿錨注。

注膠整體效果良好，回風三角煤區(qū)域容易維護，提高過機尾的速度，有效提高了經(jīng)濟和安全效益。

現(xiàn)注膠后縮短支護距離，由采空測巷道支護300 m減少到70 m，只用超前支架進行超前支護，避免了棚梁支護的弊端，提高了回采工效，為領采空測巷道綜合治理提供了技術支持[8-9]。

[1] 馮志強.破碎煤巖體化學注漿加固材料研制及滲透擴散特性研究[D].北京:煤炭科學研究總院,2007.

[2] 陳曦,柳海寧,劉志雙,等.煤礦用聚氨酯煤巖體加固劑的研究進展[J].潔凈煤技術,2011,17(4):108-112.

[3] 柏建彪,侯朝炯,杜木民,等.復合頂板極軟煤層巷道錨桿支護技術研究[J].巖石力學與工程學報,2001,20(1):53-56.

[4] 曹晨明,馮志強.低黏度脲醛注漿加固材料的研制及應用[J].煤炭學報,2009,34(4):482-486.

[5] 楊政鵬,孫鈺坤,管學茂,等.新型加固煤體硅酸鹽基無機/有機復合注漿材料的制備及性能[J].材料導報,2013，27(8):120-123.

[6] 金龍哲,任寶洪,范文彬.煤體自然滲流吸濕的實驗研究[J].煤炭科學技術,2001,29(2):42-44.

[7] 劉偉.松軟厚煤層采區(qū)巷道注漿加固及支護技術研究[D].西安：西安建筑科技大學,2015.

[8] 劉增榮,王小林.液態(tài)加固劑在巖石裂隙中的流動規(guī)律剖析[J].西安礦業(yè)學院學報,1995,15(3):203-208.

[9] 邵路,陳新.“煤體固化”鉆進方法在新集二礦極松軟煤層中的應用[J].科技視界,2013(28):253-254.

Application of coal reinforcement agent in coal mine roof

CUI Guibo

(First Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group Co., Ltd., Yangquan Shanxi 045008, China)

In the mining process of S8303 working face (west) of Yangquan No.1 coal mine, the roof broken and fell under the condition of poor roof supporting. In order to ensure the smooth mining progress, prevent the roof breaking and falling, and avoid the occurrence of leakage phenomenon in gangue caving, glue injection is adopted in roof caving area, serious area of rib spalling and tectonic belt of soft coal zone, for prevention and reinforcement.

coal reinforcement agent; roof; caving; glue injection

2017-03-10

崔貴波，男，1982年出生，2008年畢業(yè)于中北大學，碩士學位，工程師，從事“一通三防”工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.29

TD726

A

1004-7050(2017)04-0085-02

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