CN113107543A - 外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法。该注浆方法应用于回采工作面回风顺槽边帮与下一掘进工作面运输顺槽顶板之间的区域，在相邻注浆孔之间安放反圆角矩形塑料板，通过加紧装置来固定反圆角矩形塑料板使其贴紧煤层表面，阻止注浆时浆液沿煤层裂隙持续渗出，使浆液在煤层内部凝固而达到加固煤层的效果。该注浆方法适用于节理裂隙较为发育的煤层，可有效防止煤层巷道注浆时浆液沿煤层裂隙渗出的现象。本发明具有便于安装、结构简单，且所使用的反圆角矩形塑料板能够重复利用等优点；可以有效地防止注浆时浆液外渗的现象，使煤层注浆效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，是一种能阻止注浆浆液沿煤层表面裂隙持续外渗的方法。
背景技术
在煤层巷道注浆支护过程中，由于有些煤层内部节理裂隙较为发育，从注浆孔注浆后，浆液会沿煤层表面的裂隙大量渗出，无法在煤层内部充分存留，使注浆效果不显著。
对一般的巷道而言，顶板上方煤层内部的浆液只由本条巷道顶板的注浆孔注入，无其他来源。这种情况下，由于煤层内部存在节理裂隙，再加上重力的因素，由顶板注浆孔注入的浆液会沿着煤层内部的裂隙向下从煤层顶板大量渗出，使注浆效果不显著，同时也浪费资源。在错层位采煤法中，由于存在注浆交错区，掘进工作面运输顺槽顶板上方煤层注入的浆液不仅来自该顺槽顶板的注浆孔，同时也来自回采工作面回风顺槽边帮的注浆孔。虽然两条顺槽的注浆孔在煤层内部不相通，但由于煤层内部存在节理裂隙，从两条顺槽注浆孔注入的浆液会在这些裂隙处相汇，因此由掘进工作面顶板渗出的浆液要比普通巷道渗出的多，资源浪费也更为严重。
在传统注浆工艺中，对浆液外渗的处理方法一种是，减慢注浆速度，使浆液在煤层内部有较多时间凝固而减少外渗量，但这种方法的缺点是，先凝固的浆液会阻碍注浆管内的浆液继续流动，无法使浆液到达煤层内部较远的裂隙处；而另一种方法是通过增加注浆所用浆液的浓度来防止外渗，但浓度增大会减小浆液的流动性，同样无法使煤层内部较远处的裂隙得以加固。
因此，若能使煤层内部深处裂隙得以注浆且不会使浆液大量外渗，对于节约能源，加固巷道而言具有重大的意义。
发明内容
本发明旨在提供一种外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法。本发明主要用于解决外错式错层位采煤法中，相邻顺槽注浆时浆液大量外渗的现象;其结构简单，操作容易，且成本低。
本发明提供了一种外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，包括以下步骤：
（1）利用锚杆钻机在巷道侧帮和顶板上打注浆孔；并将锚杆放置于注浆孔内；
（2）在注浆之前，将反圆角矩形塑料板安放于相邻四个注浆孔之间，该四个注浆孔分别位于塑料板的四个角上，然后将T形臂加紧装置套于锚杆上固定反圆角矩形塑料板，用螺母控制T形臂加紧装置的松紧程度，使反圆角矩形塑料板紧贴煤层表面不至于脱落；
（3）将注浆区域的反圆角矩形塑料板安装好后，便开始注浆；此时要保证回采工作面回风顺槽边帮与掘进工作面运输顺槽顶板同时注浆，且注浆速度与压力一致，便于两条巷道同时支护，使注浆效果更佳；
（4）待渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，将塑料板贴着煤层的一侧清理干净后，继续安装于将要注浆的区域，用来阻止浆液外渗。依次重复此操作。
上述的注浆方法，顺槽采用双巷掘进，即回采工作面的回风顺槽与下一掘进工作面的运输顺槽同时掘进，回风顺槽边帮与运输顺槽顶板在打孔注浆时会形成注浆交错区；回采煤层应为厚煤层，采用错层位采煤法；
注浆之前，在相邻注浆孔之间安放反圆角矩形塑料板，并用T形臂加紧装置固定，以阻止过多的浆液沿煤层裂缝持续渗出；待由煤层表面渗出的浆液在缝隙处凝固后，取下反圆角矩形塑料板，将其安装到巷道前方即将注浆的区域处；依次重复上述操作。
进一步地，反圆角矩形塑料板放置于相邻的四个注浆孔围成的矩形区域内，由T形臂加紧装置固定；即任意一个注浆孔周围都有四个反圆角矩形塑料板，T形臂加紧装置套在固定锚杆的螺母上，来固定反圆角矩形塑料板，防止反圆角矩形塑料板脱落；所述反圆角矩形塑料板的四个角内凹形成四分之一个圆，其半径与锚杆上托盘的半径相同，反圆角矩形塑料板的尺寸大小由注浆孔的间距与排距决定。更进一步地，把一个T形臂加紧装置套在固定锚杆的螺母上，来固定反圆角矩形塑料板，防止反圆角矩形塑料板脱落，该T形臂加紧装置可以通过固定螺母来控制松紧程度；待渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，安放在巷道前方即将注浆的区域处。依次重复此操作。
在错层位采煤法中，回采煤层为厚煤层，回采工作面的回风顺槽与掘进工作面的运输顺槽相邻但不在同一水平上，回采工作面的回风顺槽沿煤层顶板布置，掘进工作面的运输顺槽沿煤层底板布置，二者存在高度差：在竖直方向上，回风顺槽位于煤层顶板处，运输顺槽位于煤层底板处；在水平方向上，运输顺槽位于回风顺槽右侧。在施工过程中，采用双巷掘进，回采工作面的回风顺槽与下一掘进工作面的运输顺槽要同时掘进，即巷道掘进速度须保持一致。
进一步地，运输顺槽顶板与回风顺槽边帮注浆孔采用交错分布，即回风顺槽边帮的一排注浆孔延伸到煤层内部后要位于运输顺槽顶板的两排注浆孔之间，防止注浆孔在煤层内部交汇，且两个顺槽中注浆的压力与速度保持一致。
在上述两条顺槽打注浆孔时，采用单排注浆孔布置。在回采工作面回风顺槽边帮与掘进工作面运输顺槽顶板之间会形成注浆交错区，即回风顺槽边帮的一排注浆孔延伸到煤层内部后位于运输顺槽顶板两排注浆孔之间。在注浆之前，将反圆角矩形塑料板安放于相邻四个注浆孔之间，然后将T形臂加紧装置套于锚杆上固定反圆角矩形塑料板，用螺母控制T形臂加紧装置的松紧程度，使反圆角矩形塑料板紧贴煤层表面不至于脱落。当将要注浆区域的反圆角矩形塑料板安装好后，便开始注浆。此时要保证回采工作面回风顺槽边帮与掘进工作面运输顺槽顶板同时注浆，且注浆速度与压力一致。由于煤层中存在节理裂隙，浆液会沿这些裂隙往外渗出煤层表面，但煤层表面安装了一层塑料板，可以有效地阻止浆液出大量渗出。当渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，将塑料板贴着煤层一侧清理干净后，继续安装于将要注浆区域，用来阻止浆液外渗。依次重复此操作。
所述的反圆角矩形塑料板材质采用PVC，即聚氯乙烯，其强度较高，抗压耐磨。本发明中塑料板的作用是阻止浆液外溢，而由聚氯乙烯制成的塑料板能够做到这一点。反圆角矩形塑料板是将一个矩形塑料板的四个角分别内凹成四分之一个圆，圆的半径与锚杆托盘半径相同，目的是使反圆角矩形塑料板的四个角恰好能与托盘相吻合。此外，反圆角矩形塑料板的尺寸要与注浆孔的间距与排距相吻合，以确保煤层表面由反圆角矩形塑料板和托盘完全覆盖，使浆液在煤层表面裂隙处凝固而无法持续滴落。T形臂加紧装置由中空的圆柱与焊接在圆柱四周的四根T形固定臂组成，其中中空的圆柱内径与锚杆直径相同，要使其能刚好套在锚杆之上。当把反圆角矩形塑料板安放在相邻的四个注浆孔之间后，将T形臂加紧装置套在锚杆上用来固定反圆角矩形塑料板，然后用固定螺母来控制其松紧程度。
本发明的有益效果：
本发明可在井下实现煤层注浆而减少浆液大量外渗，且所占空间不大，结构简单，操作容易，能及时将由煤层裂隙渗出的浆液封堵，让浆液在裂隙处凝固，具有显著的经济效益，同时也能极大地减轻注浆前期的工作量。
附图说明
图1为错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆交错区示意图。
图2为错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆交错区断面示意图。
图3为反圆角矩形塑料板的现场布置图。
图4为反圆角矩形塑料板的结构示意图。
图5为T形臂加紧装置的结构示意图。
图6为图5的俯视图。
图中：1——1101运输顺槽；2——1101回采工作面；3——1101回风顺槽；4——注浆交错区；5——1101回风顺槽边帮锚杆；6——1102运输顺槽顶板锚杆；7——1102运输顺槽；8——1102回采工作面；9——1102回风顺槽；10——煤层；11——反圆角矩形塑料板；12——T形臂加紧装置；13——固定螺母；14——托盘；15——反圆角矩形塑料板内凹角。
具体实施方式
如图1~6所示，在错层位采煤法中，回采煤层10为厚煤层，1101回采工作面2的1101回风顺槽3与掘进工作面的1102运输顺槽7相邻却不在同一水平上，回采工作面的1101回风顺槽3沿煤层顶板布置，掘进工作面的1102运输顺槽7沿煤层底板布置，二者在竖直方向上存在高度差。在施工过程中，采用双巷掘进，回采工作面的1101回风顺槽3与掘进工作面的1102运输顺槽7要保证掘进速度一致。在两条相邻顺槽打孔注浆的过程中会形成注浆交错区4，如图2所示，1102运输顺槽顶板锚杆6与1101回风顺槽边帮锚杆5交错分布。如图3所示，在开始注浆之前，将准备好的反圆角矩形塑料板11安放在相邻的四个注浆孔之间，然后将T形臂加紧装置12套在锚杆之上，用固定螺母13来调控T形臂加紧装置固定反圆角矩形塑料板11的松紧程度。在注浆后，待由煤层10表面裂隙渗出的浆液在裂隙处凝固后，松开固定螺母13，取下T形臂加紧装置12与反圆角矩形塑料板11，将其安装到巷道前方即将注浆的区域处。依次重复此操作。
本实施例提供了一种外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，具体包括以下步骤：
（1）利用锚杆钻机在巷道侧帮和顶板上打注浆孔；并将锚杆放置于注浆孔内；
（2）在注浆之前，将反圆角矩形塑料板安放于相邻四个注浆孔之间，该四个注浆孔分别位于塑料板的四个角上，然后将T形臂加紧装置套于锚杆上固定反圆角矩形塑料板，用螺母控制T形臂加紧装置的松紧程度，使反圆角矩形塑料板紧贴煤层表面不至于脱落；
（3）将注浆区域的反圆角矩形塑料板安装好后，便开始注浆；此时要保证回采工作面回风顺槽边帮与掘进工作面运输顺槽顶板同时注浆，且注浆速度与压力一致，便于两条巷道同时支护，使注浆效果更佳；
（4）待渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，将塑料板贴着煤层的一侧清理干净后，继续安装于将要注浆的区域，用来阻止浆液外渗。依次重复此操作。
上述的注浆方法，顺槽采用双巷掘进，即回采工作面的回风顺槽与下一掘进工作面的运输顺槽同时掘进，回风顺槽边帮与运输顺槽顶板在打孔注浆时会形成注浆交错区；回采煤层应为厚煤层，采用错层位采煤法；
注浆之前，在相邻注浆孔之间安放反圆角矩形塑料板，并用T形臂加紧装置固定，以阻止过多的浆液沿煤层裂缝持续渗出；待由煤层表面渗出的浆液在缝隙处凝固后，取下反圆角矩形塑料板，将其安装到巷道前方即将注浆的区域处；依次重复上述操作。
进一步地，反圆角矩形塑料板11放置于相邻的四个注浆孔围成的矩形区域内，由T形臂加紧装置12固定；即任意一个注浆孔周围都有四个反圆角矩形塑料板，T形臂加紧装置套在固定锚杆的固定螺母13上，来固定反圆角矩形塑料板，防止反圆角矩形塑料板脱落；所述反圆角矩形塑料板的四个角内凹形成四分之一个圆，其半径与锚杆上托盘的半径相同，反圆角矩形塑料板的尺寸大小由注浆孔的间距与排距决定。更进一步地，把一个T形臂加紧装置套在固定锚杆的螺母上，来固定反圆角矩形塑料板，防止反圆角矩形塑料板脱落，该T形臂加紧装置可以通过固定螺母来控制松紧程度；待渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，安放在巷道前方即将注浆的区域处。依次重复此操作。
需要注意的是反圆角矩形塑料板11的尺寸一定要事先设计好，即反圆角矩形塑料板11的长与宽要与注浆孔之间的间距与注浆孔的排距相吻合。此外，反圆角矩形塑料板内凹角15的半径要与托盘14的半径相同，只有这样，才能将煤层表面完全封闭起来，使阻止浆液外渗的效果更好。
在错层位采煤法中，回采煤层为厚煤层，回采工作面的回风顺槽与掘进工作面的运输顺槽相邻但不在同一水平上，回采工作面的回风顺槽沿煤层顶板布置，掘进工作面的运输顺槽沿煤层底板布置，二者存在高度差：在竖直方向上，回风顺槽位于煤层顶板处，运输顺槽位于煤层底板处；在水平方向上，运输顺槽位于回风顺槽右侧。在施工过程中，采用双巷掘进，回采工作面的回风顺槽与下一掘进工作面的运输顺槽要同时掘进，即巷道掘进速度须保持一致。
进一步地，运输顺槽顶板与回风顺槽边帮注浆孔采用交错分布，即回风顺槽边帮的一排注浆孔延伸到煤层内部后要位于运输顺槽顶板的两排注浆孔之间，防止注浆孔在煤层内部交汇，且两个顺槽中注浆的压力与速度保持一致。
在上述两条顺槽打注浆孔时，采用单排注浆孔布置。在回采工作面回风顺槽边帮与掘进工作面运输顺槽顶板之间会形成注浆交错区，即回风顺槽边帮的一排注浆孔延伸到煤层内部后位于运输顺槽顶板两排注浆孔之间。在注浆之前，将反圆角矩形塑料板安放于相邻四个注浆孔之间，然后将T形臂加紧装置套于锚杆上固定反圆角矩形塑料板，用螺母控制T形臂加紧装置的松紧程度，使反圆角矩形塑料板紧贴煤层表面不至于脱落。当将要注浆区域的反圆角矩形塑料板安装好后，便开始注浆。此时要保证回采工作面回风顺槽边帮与掘进工作面运输顺槽顶板同时注浆，且注浆速度与压力一致。由于煤层中存在节理裂隙，浆液会沿这些裂隙往外渗出煤层表面，但煤层表面安装了一层塑料板，可以有效地阻止浆液出大量渗出。当渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，将塑料板贴着煤层一侧清理干净后，继续安装于将要注浆区域，用来阻止浆液外渗。依次重复此操作。
进一步地，所述的反圆角矩形塑料板11的材质采用PVC，即聚氯乙烯，其强度较高，抗压耐磨。本发明中塑料板的作用是阻止浆液外溢，而由聚氯乙烯制成的塑料板能够做到这一点。反圆角矩形塑料板是将一个矩形塑料板的四个角分别内凹成四分之一个圆，圆的半径与锚杆托盘半径相同，目的是使反圆角矩形塑料板的四个角恰好能与托盘相吻合。此外，反圆角矩形塑料板的尺寸要与注浆孔的间距与排距相吻合，以确保煤层表面由反圆角矩形塑料板和托盘完全覆盖，使浆液在煤层表面裂隙处凝固而无法持续滴落。T形臂加紧装置由中空的圆柱与焊接在圆柱四周的四根T形固定臂组成，其中中空的圆柱内径与锚杆直径相同，要使其能刚好套在锚杆之上。当把反圆角矩形塑料板安放在相邻的四个注浆孔之间后，将T形臂加紧装置套在锚杆上用来固定反圆角矩形塑料板，然后用固定螺母来控制其松紧程度。
Claims (8)
1.一种外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）利用锚杆钻机在巷道侧帮和顶板上打注浆孔，并将锚杆放置于注浆孔内；
（2）在注浆之前，将反圆角矩形塑料板安放于相邻四个注浆孔之间，该四个注浆孔分别位于塑料板的四个角上，然后将T形臂加紧装置套于锚杆上固定反圆角矩形塑料板，用螺母控制T形臂加紧装置的松紧程度，使反圆角矩形塑料板紧贴煤层表面不至于脱落；
（3）将注浆区域的反圆角矩形塑料板安装好后，便开始注浆；
（4）待渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，将塑料板贴着煤层的一侧清理干净后，继续安装于将要注浆的区域，用来阻止浆液外渗；
依次重复上述操作。
2.根据权利要求1所述的外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于：顺槽采用双巷掘进，即回采工作面的回风顺槽与下一掘进工作面的运输顺槽同时掘进，回风顺槽边帮与运输顺槽顶板在打孔注浆时会形成注浆交错区；回采煤层应为厚煤层，采用错层位采煤法；
注浆之前，在相邻注浆孔之间安放反圆角矩形塑料板，并用T形臂加紧装置固定，以阻止过多的浆液沿煤层裂缝持续渗出；待由煤层表面渗出的浆液在缝隙处凝固后，取下反圆角矩形塑料板，将其安装到巷道前方即将注浆的区域处；依次重复上述操作。
3.根据权利要求2所述的外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于：反圆角矩形塑料板放置于相邻的四个注浆孔围成的矩形区域内，由T形臂加紧装置固定；即任意一个注浆孔周围都有四个反圆角矩形塑料板，T形臂加紧装置套在固定锚杆的螺母上，来固定反圆角矩形塑料板，防止反圆角矩形塑料板脱落；所述反圆角矩形塑料板的四个角内凹形成四分之一个圆，圆的半径与锚杆上托盘的半径相同，反圆角矩形塑料板的尺寸大小由注浆孔的间距与排距决定。
4.根据权利要求3所述的外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于：所述的反圆角矩形塑料板材质采用PVC，即聚氯乙烯，其强度高，抗压耐磨。
5.根据权利要求3所述的外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于：T形臂加紧装置由中空的圆柱与焊接在圆柱四周的四根T形固定臂组成，其中中空的圆柱内径与锚杆直径相同，要使其能刚好套在锚杆之上；当把反圆角矩形塑料板安放在相邻的四个注浆孔之间后，将T形臂加紧装置套在锚杆上用来固定反圆角矩形塑料板，然后用固定螺母来控制其松紧程度。
6.根据权利要求1所述的外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于：把一个T形臂加紧装置套在固定锚杆的螺母上，来固定反圆角矩形塑料板，防止反圆角矩形塑料板脱落，该T形臂加紧装置通过固定螺母来控制松紧程度；待渗出煤层表面的浆液在裂隙处凝固后，松开T形臂加紧装置，取下反圆角矩形塑料板，安放在巷道前方即将注浆的区域处。
7.根据权利要求1所述的外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于：运输顺槽顶板与回风顺槽边帮注浆孔采用交错分布，即回风顺槽边帮的一排注浆孔延伸到煤层内部后要位于运输顺槽顶板的两排注浆孔之间，防止注浆孔在煤层内部交汇，且两个顺槽中注浆的压力与速度保持一致。
8.根据权利要求1所述的外错式错层位采煤法中相邻顺槽之间的注浆方法，其特征在于：注浆时，要保证回采工作面回风顺槽边帮与掘进工作面运输顺槽顶板同时注浆，且注浆速度与压力一致。
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