CN114687750B - 一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法 - Google Patents
一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，涉及采矿注浆加固技术领域，包括：S1、施工准备；S2、工作面测量放线、钻孔；S3、安装注浆管；S4、工作面壁后充填注浆；S5、工作面测量放线、钻孔；S6、安装孔口管；S7、前向超前帷幕注浆；S8、判断是否达到注浆标准；S9、达到浆液龄期，开挖进路；S10、进路两帮测量放线、钻孔；S11、安装孔口管；S12、两翼超前帷幕注浆；S13、判断是否达到注浆标准；S14、结束注浆。本发明可以有效治理软弱破碎围岩，保证掘进安全，提高采矿进路的施工效率，不仅解决了现有技术中存在的不足，还为金属矿山极破碎岩层中采矿进路注浆加固提供新的方法和思路。
Description
技术领域
本发明涉及采矿注浆加固技术领域，更具体的说是涉及一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法。
背景技术
金属矿矿床成因使得矿脉一般延伸较大，通常划分成多个中段，逐中段开采，中段内以盘区、进路等开采单元进行开采充填工作。多中段联合开采模式以扩大生产规模、提高矿山经济效益为目的，沿矿体同一垂直面上，对上下两个或者两个以上不同埋深的中段矿体布置多个采场同时进行开采、充填。然而，采矿进路在多中段开采影响下会大面积来压，造成围岩体松软破碎严重，在软弱破碎围岩中掘进采矿进路时易造成落石、冒顶等事故的发生，对后续的采矿进路的掘进极为不利。一般而言，采用超前注浆加固技术可在极破碎岩层中的采矿进路周边形成注浆加固帷幕，以防止冒顶事故的发生，保证掘进安全，提高采矿进路的施工效率。在现有技术中，针对隧道工程的超前帷幕注浆施工技术较多，但针对巷道工程的很少。而且，在金属矿山中，采矿进路紧密排列、工期较快，仅依靠前向超前帷幕注浆会大大影响回采效率。
因此，针对极破碎岩层中采矿进路的工程特点，如何有效治理软弱破碎围岩，保证掘进安全，提高采矿进路的施工效率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，可以有效治理软弱破碎围岩，保证掘进安全，提高采矿进路的施工效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，包括以下步骤：
通过前向超前帷幕注浆在单条采矿进路顶板形成加固帷幕，进路掘进后为两翼超前帷幕注浆提供工作空间；
通过两翼超前帷幕注浆同时在多条采矿进路顶板区域形成注浆加固帷幕。
可选的，所述三向超前帷幕注浆的具体过程包括以下步骤：
S1、施工准备；
S2、工作面测量放线、钻孔；
S3、安装注浆管；
S4、工作面壁后充填注浆；
S5、工作面测量放线、钻孔；
S6、安装孔口管；
S7、前向超前帷幕注浆；
S8、判断是否达到注浆标准；
S9、达到浆液龄期，开挖进路；
S10、进路两帮测量放线、钻孔；
S11、安装孔口管；
S12、两翼超前帷幕注浆；
S13、判断是否达到注浆标准；
S14、结束注浆。
可选的，在S2中，钻孔的具体操作为：
在距离采矿进路掘进迎头后方3-5m范围及前方5m范围布置注浆孔；其中，所述注浆孔的孔径为迎头后方孔深为3000mm，迎头前方孔深为6000mm。
可选的，在S3中，所述注浆管采用钢管制作，迎头后方注浆管的规格为迎头前方注浆管的规格为/>
可选的，在S4中，充填注浆时的注浆压力控制在2MPa以内。
可选的，在S5中，钻孔的具体操作为：
布设两组注浆孔；其中，第一组注浆孔位于顶板下方500mm处，第二组注浆孔位于顶板下方1000mm处。
可选的，在S6中，所述孔口管采用的无缝钢管制作，规格为所述孔口管后期作为注浆管使用，注浆时外接/>变/>的变径管。
可选的，在S7中，所述前向超前帷幕注浆的具体操作为：
第一组注浆孔采用两次施工与注浆的循环方式；其中，第一次施工是注浆加固工作面迎头8-10m范围内的顶板，第二次施工是通过扫孔延伸的方法将顶板加固范围扩大至20m，注浆压力为2-3MPa；
第二组注浆孔同样采用两次施工与注浆的循环方式；其中，第一次施工是注浆加固工作面迎头15-20m范围内的顶板，第二次施工是通过扫孔延伸的方法将顶板加固范围扩大至30m，注浆压力为5-10MPa。如果加固区域较大，可采用n次施工与注浆的循环方式，第n次施工也是采用扫孔延伸的方法，直至采矿进路穿越破碎带区域为止。
可选的，为扩大注浆范围与保证注浆效果，将钻孔按一定的仰角、切线角施工，保证注浆孔孔底处于采矿进路两侧2m左右范围以及采矿进路顶部5m左右范围。
可选的，在S9中，开挖进路时保留一定的注浆加固距离作为下一个注浆循环施工的止浆垫。比如，当一个施工段的加固范围为采矿进路前方30m左右范围时，开挖施工仅能施工25m左右，要留下5m左右作为下一个注浆循环施工的止浆垫使用。
可选的，在S10-S12中，钻孔及注浆的具体操作为：
每个施工循环布设12个两翼帷幕注浆孔，所述注浆孔位于拱基线下1200-2000mm处，孔深由需要向两侧加固的采矿进路数量决定，注浆孔孔底位于采矿进路顶板上方3-5m处；
注浆孔采用两次或多次施工与注浆的循环方式，直至到设计位置为止。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，可以有效治理软弱破碎围岩，保证掘进安全，提高采矿进路的施工效率，不仅解决了现有技术中存在的不足，还为金属矿山极破碎岩层中采矿进路注浆加固提供新的方法和思路。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法的流程图；
图2(a)-图2(c)为采矿进路前向超前帷幕注浆示意图；
图3为采矿进路两翼超前帷幕注浆示意图；
图4(a)-图4(b)为三向超前注浆帷幕形成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，通过前向超前帷幕注浆在单条采矿进路顶板形成加固帷幕，进路掘进后为两翼超前帷幕注浆提供工作空间；通过两翼超前帷幕注浆同时在多条采矿进路顶板区域形成注浆加固帷幕。
进一步地，如图1所示，三向超前帷幕注浆的具体过程包括以下步骤：
S1、施工准备，包括检修维护钻机、注浆泵，加工孔口管，注浆材料准备，进行浆液试验等。
S2、工作面测量放线、钻孔；在距离采矿进路掘进迎头后方3-5m范围及前方5m范围对采矿进路壁后充填注浆加固，形成止浆垫，以防止后续采矿进路帷幕注浆时浆液外流而影响注浆效果。
S3、安装注浆管；壁后充填注浆管采用钢管制作，迎头后方注浆管的规格为/>孔口封孔长度为300mm，采用风钻打眼，孔径为/>孔深为3000mm，间排距为1500mm×1500mm；迎头前方注浆管的规格为/>孔深为6000mm，共计4个注浆孔，间距为1200mm。
S4、工作面壁后充填注浆；浆液结石率不低于92％，浆液固结体强度不低于20MPa，注浆压力控制在2MPa以内，保证喷层不发生开裂。
S5、工作面测量放线、钻孔；共布设两组注浆孔：第一组的5个注浆孔位于顶板下方500mm处，编号依次为3-1#、3-2#、3-3#、3-4#、3-5#注浆孔，间距为1200mm；第二组的6个注浆孔位于顶板下方1000mm位置(低位孔)，编号依次为4-1#、4-2#、4-3#、4-4#、4-5#、4-6#注浆孔，间距为1000mm，如图2(a)-图2(c)所示，分别为注浆钻孔布置横断面图、俯视图、侧视图。
S6、安装孔口管；孔口管采用的无缝钢管制作，规格为/>后期作为注浆管使用，注浆时外接/>变/>的变径管。在注浆管安装完成后，采用喷射混凝土以封闭围岩，防止注浆时浆液从围岩表面溢出。
S7、前向超前帷幕注浆；第一组注浆孔采用两次施工与注浆的循环方式；其中，第一次施工是注浆加固工作面迎头8m范围内的顶板，第二次施工是通过扫孔延伸的方法将顶板加固范围扩大至20m，注浆压力为2-3MPa；第二组注浆孔旨在控制较远加固范围，注浆加固长度为30m范围，同样采用两次施工与注浆的循环方式；其中，第一次施工是注浆加固工作面迎头20m范围内的顶板，第二次施工是通过扫孔延伸的方法将顶板加固范围扩大至30m，注浆压力为5-10MPa。
S8、判断是否达到注浆标准：(1)每米注浆量超过10-15m3时，则停止注浆；(2)各注浆孔的注浆压力达到设计终压值，且注入量小于10-20L/min，并稳定10分钟以上，即可停止注浆。
S9、达到浆液龄期，开挖进路；本次加固范围为采矿进路前方30m范围，开挖施工时仅能施工25m，要留下5m为下一个注浆循环施工的止浆垫使用。
S10、进路两帮测量放线、钻孔；每个施工循环布设12个左右的两翼帷幕注浆孔，注浆孔位于拱基线下1200-2000mm处，孔深由需要向两侧加固的采矿进路数量决定，注浆孔孔底位于采矿进路顶板上方3-5m左右。
S11、安装孔口管；在注浆管安装完成后，采用喷射混凝土以封闭围岩，防止注浆时浆液从围岩表面溢出。
S12、两翼超前帷幕注浆；注浆孔同样采用两次或多次施工与注浆的循环方式，直至到设计位置为止。两翼帷幕编号依次为3/4-1#、3/4-2#、3/4-3#；3/4-4#、3/4-5#、3/4-6#，间距为400mm，排距为500mm，如图3所示。
S13、判断是否达到注浆标准：(1)每米注浆量超过10-15m3时，则停止注浆；(2)各注浆孔的注浆压力达到设计终压值，且注入量小于10-20L/min，并稳定10分钟以上，即可停止注浆。
S14、结束注浆：通过前向超前帷幕注浆在单条采矿进路顶板形成加固帷幕，保证了该条进路的安全掘进，且该条进路掘进后为两翼超前帷幕注浆提供了工作空间；两翼超前帷幕注浆同时在多条采矿进路顶板区域形成注浆加固帷幕，在保证加固区域的进路安全稳定掘进的同时，又大大提高了工作效率。三向超前注浆帷幕形成示意图如图4(a)-图4(b)所示，分别为前向注浆帷幕形成示意图、两翼注浆帷幕形成示意图。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过前向超前帷幕注浆在单条采矿进路顶板形成加固帷幕，进路掘进后为两翼超前帷幕注浆提供工作空间；
通过两翼超前帷幕注浆同时在多条采矿进路顶板区域形成注浆加固帷幕；
所述三向超前帷幕注浆的具体过程包括以下步骤：
S1、施工准备；
S2、工作面测量放线、钻孔；
S3、安装注浆管；
S4、工作面壁后充填注浆，且注浆压力控制在2MPa以内；
S5、工作面测量放线、钻孔；
S6、安装孔口管；
S7、前向超前帷幕注浆；
S8、判断是否达到注浆标准；
S9、达到浆液龄期，开挖进路；
S10、进路两帮测量放线、钻孔；
S11、安装孔口管；
S12、两翼超前帷幕注浆；
S13、判断是否达到注浆标准；
S14、结束注浆；
在S6中，所述孔口管采用的无缝钢管制作，规格为/>所述孔口管后期作为注浆管使用，注浆时外接/>变/>的变径管；
在S7中，所述前向超前帷幕注浆的具体操作为：
第一组注浆孔采用两次施工与注浆的循环方式；其中，第一次施工是注浆加固工作面迎头8-10m范围内的顶板，第二次施工是通过扫孔延伸的方法将顶板加固范围扩大至20m，注浆压力为2-3MPa；
第二组注浆孔同样采用两次施工与注浆的循环方式；其中，第一次施工是注浆加固工作面迎头15-20m范围内的顶板，第二次施工是通过扫孔延伸的方法将顶板加固范围扩大至30m，注浆压力为5-10MPa；
在S9中，开挖进路时保留一定的注浆加固距离作为下一个注浆循环施工的止浆垫；
在S10-S12中，钻孔及注浆的具体操作为：
每个施工循环布设12个两翼帷幕注浆孔，所述注浆孔位于拱基线下1200-2000mm处，孔深由需要向两侧加固的采矿进路数量决定，注浆孔孔底位于采矿进路顶板上方3-5m处；
注浆孔采用两次或多次施工与注浆的循环方式，直至到设计位置为止。
2.根据权利要求1所述的一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，其特征在于，在S2中，钻孔的具体操作为：
在距离采矿进路掘进迎头后方3-5m范围及前方5m范围布置注浆孔；其中，所述注浆孔的孔径为迎头后方孔深为3000mm，迎头前方孔深为6000mm。
3.根据权利要求1所述的一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，其特征在于，在S3中，所述注浆管采用钢管制作，迎头后方注浆管的规格为迎头前方注浆管的规格为/>
4.根据权利要求1所述的一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，其特征在于，在S5中，钻孔的具体操作为：
布设两组注浆孔；其中，第一组注浆孔位于顶板下方500mm处，第二组注浆孔位于顶板下方1000mm处。
5.根据权利要求1所述的一种适用于极破碎岩层中采矿进路三向超前帷幕注浆方法，其特征在于，将钻孔按一定的仰角、切线角施工，保证注浆孔孔底处于采矿进路两侧2m范围内以及采矿进路顶部5m范围内。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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