CN110219672A - 一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法，该方法包括步骤：(1)钻孔布置：钻场内设置方位角45°、倾角‑8°的穿层钻孔，在正掘工作面迎头左帮开设1#和2#注浆钻场，其中1#钻场紧靠迎头设置，钻场间距为12.4m；运输大巷迎头及左帮钻场穿层孔直径为94mm，注浆钻孔按预设巷道轮廓线为基准布置，巷道轮廓线外的注浆孔按两排设置；(2)注浆：选配水灰比1∶1及C‑S体积比1﹕0.5的浆液进行注浆，注浆过程中注浆压力为1‑3MPa，注浆扩散半径0.65m及注浆终孔间距小于1.1m。本发明提高了破碎煤岩的抗压强度，达到改善顶板条件的目的，同时降低瓦斯浓度，保证井下巷道掘进的有序作业。

Description

一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法

技术领域

本发明涉及一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法，属于巷道破碎煤岩注浆加固技术领域。

背景技术

矿山井下工程建设中，经常遭遇断层破碎带等不良地质情况，按正常掘进时，极易引发冒顶片帮、瓦斯突出等事故，严重威胁生产安全。注浆作为一种既可以加固煤岩又能抑制涌水的有效治理方法，在地下工程灾害治理领域得到广泛的应用。

材料作为注浆治理技术的重要组成部分，直接影响最终注浆治理效果。结合注浆工程特点，许多学者开展了大量注浆材料研究方面的工作。文献“安洁.矸石基含水层注浆改造新型材料实验与应用(王慧涛，王晓晨，翟明华，李术才，刘人太，李召峰，白继文，张连震，2017，42(11)：2981-2988)”研发了一种适用于含水层改造的新型无机注浆材料，能够满足含水层改造需求，实现了动水条件下的注浆固化封堵。文献“外加剂对水泥基注浆材料流变性能的调控作用(张欢，邓最亮，郑柏存，郭卫红.硅酸盐通报，2014，33(02)： 321-327)”开展关于外加剂对于水泥基注浆材料性能的研究，为相关注浆工程提供了一定的借鉴作用。文献聚氨酯高聚物注浆材料抗压强度测试与模拟“(高翔，黄卫，魏亚，钟燕辉.复合材料学报，2017，34(02)：438-445)”开展了聚氨酯高聚物材料的研究工作，分析了一定条件下材料抗压强度、疲劳性能等特性。分析上述已有研究成果，在实现注浆材料性能满足工程需要时，绿色环保，因地取材，降低成本为研究的重点。而对于巷道破碎煤岩的注浆治理，煤岩承载力低，掘进过程中可能伴有冒顶、突出现象，选用材料须贴合地层构造并实现破碎煤岩的加固，而现有普通水泥难以满足工程需求，化学类材料因其成本过高，结石体耐久性较差等原因难以大面积推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法，该方法包括以下步骤：

(1)钻孔布置：

施工位置位于运输大巷正掘揭煤工作面迎头及左帮钻场，钻场内设置方位角45°、倾角-8°的穿层钻孔用来注浆固化前面断层带内瓦斯，在正掘工作面迎头左帮开设1#和2#注浆钻场，尺寸为4.5×2.5m，其中1#钻场紧靠迎头设置，钻场间距为12.4m；运输大巷迎头及左帮钻场穿层孔直径为94mm，注浆钻孔按预设巷道轮廓线为基准布置，巷道轮廓线外的注浆孔按两排设置，即两排注浆孔边缘距预设巷道轮廓线分别为0.5m和1m；

(2)注浆：

选配水灰比1∶1及C-S体积比1﹕0.5的浆液进行注浆，注浆过程中注浆压力为1-3MPa，注浆扩散半径0.65m及注浆终孔间距小于1.1m。本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明对钻孔位置布置方法和注浆的水灰比1∶1及C-S体积比1﹕0.5的浆液，以及注浆压力、扩散半径和注浆终孔的控制，在运输大巷迎头及左帮实施注浆充填加固作为巷道超前管棚支护，提高了破碎煤岩的抗压强度，达到改善顶板条件的目的，同时降低瓦斯浓度，保证井下巷道掘进的有序作业，各工作面煤岩变形得到了有效控制，巷道煤岩稳定后左帮移近量为116～142mm，顶底板移近量为115～133mm；瓦斯浓度急剧降低，由施工前最高瓦斯浓度3.6％下降到0.03％以下，并长期保持稳定。

附图说明

图1是施工平面图

图2是钻孔布置图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图2所示，一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法，该方法包括以下步骤：

(1)钻孔布置：

施工位置位于运输大巷正掘揭煤工作面迎头及左帮钻场，钻场内设置方位角45°、倾角-8°的穿层钻孔用来注浆固化前面断层带内瓦斯，图1为运输大巷工作面施工平面图，在正掘工作面迎头左帮开设1#和2#注浆钻场，尺寸为4.5×2.5m，其中1#钻场紧靠迎头设置，钻场间距为12.4m；运输大巷迎头及左帮钻场穿层孔直径为94mm，注浆钻孔按预设巷道轮廓线为基准布置，巷道轮廓线外的注浆孔按两排设置，即两排注浆孔边缘距预设巷道轮廓线分别为0.5m和1m，钻孔布置如图2所示；

(2)注浆：

选配水灰比1∶1及C-S体积比1﹕0.5的浆液进行注浆，注浆过程中注浆压力为1-3MPa，注浆扩散半径0.65m及注浆终孔间距小于1.1m。

本发明的注浆实例的实施效果分析：

选择贵州五轮山煤矿进行实施，该矿现掘运输大巷工作面前方赋存断层破碎煤岩地层，揭煤区段地质构造复杂，煤与瓦斯突出危险较大，为确保安全揭煤掘进，在运输大巷迎头及左帮实施注浆充填加固作为巷道超前管棚支护；

结合矿压观测及注浆前后瓦斯浓度检测分析运输大巷工作面的注浆固化效果。

1、煤岩矿压观测

运输大巷工作面注浆施工完成后，注浆加固技术实施后，采用锚杆、锚索网与工字钢棚进行多层次的联合支护，后期通过煤岩矿压观测，巷道煤岩稳定后左帮移近量为116～142mm，顶底板移近量为115～133mm。掘进巷道煤岩变形得到有效控制，由此证明破碎煤岩强化保证了巷道的稳定性。巷道掘进前对断层破碎地层充填注浆以提高破碎煤岩整体粘结力，充填注浆构成新的骨架，掘进时钻孔超前注浆提高煤岩强度的综合技术，有效解决了断层带煤岩强度低、结构的自承载能力小的控制技术难题。

2、瓦斯浓度检测

利用C-S浆液对迎头、左帮1#及左帮2#工作面周边煤岩进行加固后，对其注浆前后瓦斯浓度进行检测，各个工作面注浆加固前后瓦斯浓度见表2。

表2运输大巷施工前后瓦斯浓度

注：三个工作面施工前局部瓦斯浓度大于3.6％

通过对比各工作面煤岩注浆前后瓦斯浓度的变化情况可知，采用C-S浆液加固材料对3个工作面煤岩注浆加固封堵后，瓦斯浓度得到大幅度下降，有效地解决了工作面瓦斯溢出超标的问题。

结论：(1)断层破碎煤岩地层为巷道前掘相对薄弱的部分，采用对破碎煤岩注浆充填提高断层破碎地层整体粘结力，为巷道掘进前提供超前管棚支护，保障了煤矿生产安全及施工进度；

(2)选用C-S混合浆液作为注浆材料，并通过浆液试块抗压强度、凝固时间、黏度及运输大巷前掘断层带治理需求分析，选择了注浆加固材料配比选取水灰比1∶1及C-S体积比1﹕0.5；

(3)通过注浆加固后，经煤岩矿压观测，各工作面煤岩变形得到了有效控制，巷道煤岩稳定后左帮移近量为116～142mm，顶底板移近量为115～133 mm；注浆后瓦斯浓度也急剧降低，由施工前最高瓦斯浓度3.6％下降到0.03％以下，并长期保持稳定，说明C-S材料的注浆固化取得了较好的效果，可以为类似破碎地层问题提供有效的技术途径。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种用于运输大巷工作面的巷道破碎煤岩注浆加固方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)钻孔布置：

施工位置位于运输大巷正掘揭煤工作面迎头及左帮钻场，钻场内设置方位角45°、倾角-8°的穿层钻孔，在正掘工作面迎头左帮开设1#和2#注浆钻场，尺寸为4.5×2.5m，其中1#钻场紧靠迎头设置，钻场间距为12.4m；运输大巷迎头及左帮钻场穿层孔直径为94mm，注浆钻孔按预设巷道轮廓线为基准布置，巷道轮廓线外的注浆孔按两排设置，即两排注浆孔边缘距预设巷道轮廓线分别为0.5m和1m；

(2)注浆：

选配水灰比1∶1及C-S体积比1﹕0.5的浆液进行注浆，注浆过程中注浆压力为1-3MPa，注浆扩散半径0.65m及注浆终孔间距小于1.1m。