动压影响巷道超前注浆加固技术的应用.pdf

引言 在维护巷道稳定的各种控制手段中， 超前注浆 等地质体改造的办法是维护巷道稳定的一种主动 办法， 由于注浆具有良好封闭性， 成为控制巷道变形 的关键手段。注浆是借助于外力把浆液注入到岩体 中， 产生充填、 挤压、 压密、 固结、 封堵作用， 形成强度 高、 抗渗性好、 稳定性强的密实结构体， 从而达到改 善岩体物理力学性质的目的。 以岳城煤矿 1306 工作 面为例，回采前在动压影响复用巷道进行了超前注 浆， 围岩控制效果显著， 具有一定的实践意义[1]。 1现场概况 1306 工作面位于岳城矿东翼一盘区， 标高 450m， 地面位于向阳崖村以西， 老坟腰村以南， 小东山风井 以北。井下位置及四邻采掘情况东为 1305 工作面 （已回采完） ， 南为东四盘区西翼辅助运输巷、 东四盘 区西翼胶带巷 （已掘） ， 西为东区北翼辅助运输巷、 东 区北翼胶带大巷 （已掘） ， 北为 1307 工作面 （未掘） 。 目前 1306 工作面已进入回采阶段。进风顺槽巷道、 回风顺槽巷道受动压影响，多处顶底板围岩应力集 中， 存在不同程度的网包和底鼓现象， 顶底板最大移 近量达到 617 mm， 围岩变形严重， 难以保证回采进 度。因此非常有必要在工作面超前支护及变形剧烈 段进行注浆， 保证巷道围岩的整体塑性。 2注浆方案 采用联邦加固Ⅱ号注浆加固材料。使用时加水 搅拌， 水灰质量比 （0.8～1.0） ∶1， 根据围岩破碎程度 和漏浆情况调整。 注浆孔位置位于切眼后方 15 m 左 右， 钻孔间距 6 m， 深度 8 m， 垂直于煤帮施工， 孔径 42 mm， 上排钻孔距离顶板 1.5 m， 下排钻孔距离底板 1.5 m， 如图 1。 本次注浆使用 ZBQ 型气动注浆泵， 可以长时间 堵转而无发热问题； 供气压力 0.40.6 MPa， 注浆压 力 019 MPa， 最大流量 40 L/min； 在泵随注浆压力变 化而自动调节排浆量时，能自动保持两种浆液的配 比不变；搅拌桶使用 QB150 煤矿用气动式搅拌桶， 适用于经常变换地点的注浆施工。 注浆管采用 3 段 2 m 长的 4 分镀锌钢管连接， 在端头 0.2 m 处也缠上棉纱， 锚杆出露煤壁 0.1 m， 如 图 2。 1） 设备布置 注浆前按要求把注浆设备放置在 合适位置， 先将风管打开， 吹去其中残留水及杂物， 然后将设备与阀门、 高压管路连接牢固， 用清水冲洗 泵体及管路， 检查设备是否运转正常。 2） 浆液配置 现场采用浆液搅拌桶搅拌配制， 每 次搅拌 3 袋料，先按 0.8∶1 的水灰质量比将 60 kg 清水加入拌料桶内， 再加入联邦加固Ⅱ号注浆材料， 混合搅拌均匀[2]。 动压影响巷道超前注浆加固技术的应用 李冰哲 （山西晋煤集团沁秀公司岳城煤矿， 山西晋城048006） 摘要 针对岳城煤矿 1306 工作面回采时巷道变形严重、 现有煤柱支护难度大等难题， 采用超前工作面注浆加 固方式， 注浆压力 68 MPa， 水灰质量比 0.81.0。通过对现场围岩钻孔窥视和变形观测可知， 超前工作面注浆后， 顶底板煤体裂隙不发育， 已有裂隙基本被浆液充满， 工作面超前支护至动压影响 100 m 范围内， 两帮平均移近量 294 mm， 顶底板平均移近量 394 mm， 巷道变形趋于稳定。 关键词 动压影响超前注浆裂隙发育 中图分类号 TD3文献标识码 A文章编号 1003-773X （2020） 06-0138-02 收稿日期 2020-03-12 作者简介 李冰哲 （1988） ， 男， 毕业于重庆大学采矿工程专 业， 采煤助理工程师。 DOI10.16525/14-1134/th.2020.06.060 总第 206 期 2020 年第6 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 206 No.6， 2020 图 1钻孔布置图 图 2注浆管示意图 （单位 mm） 6.0 m6.0 m 6.0 m6.0 m6.0 m 6.0 m 板牙机 开丝 4 分无缝钢管， 钢管 两端板牙机车丝4 分直接 缠绕铁丝， 并简单点 焊， 长度约 600 mm 1 000 2 0002 0002 000 1 500 10 加工射浆孔， 直径 5 mm， 间距 10 cm， 加工约 10 个 600 10 实践与应用 2020 年第 6 期 3） 注浆工序 当上述步骤都准备就绪时， 可以开 始注浆。先从小到大的顺序缓慢打开注浆泵的供风 阀门进行注浆。两种浆液分别由吸浆管 A、 B 吸入， 经注浆泵水泥缸， 进入出浆管， 再经过混合器混合， 在泵压力作用下通过注浆锚杆进行注浆。见图 3。 4） 注浆参数 正常注浆水灰质量比 0.81.0， 漏 浆严重时可适当降低水灰质量比， 最低控制在 0.7∶1。 注浆封孔水灰质量比为 0.7∶1，注浆压力保持在 47 MPa。 3现场效果 在工作面超前支护外未注浆区域布置 1 号钻 孔， 在超前支护注浆处同等位置布置 2 号钻孔， 分别 对两钻孔 0.4 m、 4 m 处进行钻孔窥视，得其窥视结 果如图 4、 图 5 所示。 由图 4、图 5 可知 1 号钻孔在距离孔口 0.4 m 范围内出现两条细小裂隙， 之后未发现裂隙， 4 m 处 存在多处裂隙且间隔较大； 2 号钻孔在距离孔口 0.4 m 位置发现第一条裂隙， 被浆液充满， 4 m 位置发现第 二条裂隙， 被浆液充满。说明超前工作面注浆后， 已 注浆区域裂隙基本被浆液有效填充， 围岩整体良好； 未注浆区域在注浆区域影响下裂隙不再发育，保持 了围岩的整体塑性， 注浆效果较好[3]。 在工作面后方 70 m、 50 m、 20 m 和工作面正 前布置测点，对巷道变形速度和顶底板移近量进 行分析 1） 工作面后方 70 m 以后， 两帮变形速度小于 5 mm/d， 顶底板移近速度小于 8 mm/d， 在工作面后方 约 130 m 以后趋于稳定，工作面后方 60～135 m 两 帮累计移近量 47 mm， 顶底板累计移近量 83 mm。 2） 工作面后方 50 m 以后， 两帮变形速度小于 12 mm/d， 顶底板移近速度小于 12 mm/d， 在工作面后 方约 100 m 以后趋于稳定， 工作面后方 40.8～108 m 两帮累计移近量 135 mm，顶底板累计移近量 145 mm。 3） 工作面后方 20 m 以后， 两帮变形速度小于 10 mm/d， 顶底板移近速度小于 12 mm/d， 在工作面后 方约 90 m 变形速度减小到 2 mm/d 以下，工作面后 方 14.4～88 m 两帮累计移近量 184.8 mm， 顶底板累 计移近量 235 mm。 4） 工作面前方 10 m 左右巷道变形速度最大， 两 帮可达 35 mm/d， 顶底板可达 25 mm/d； 两帮变形速 度工作面推过后迅速减小， 30 m 以后两帮变形速度 小于 5 mm/d， 而顶底板移近速度在工作面推过 25 m 后仍然维持在较高水平，直到工作面后方 30 m 后， 迅速减小到 5 mm/d 以下，工作面前方 15.6 m 到工 作面后方 48 m， 两帮累计移近量 291 mm， 顶底板累 计移近量 524 mm。 4结论 超前工作面注浆后，已注浆区域裂隙基本被浆 液有效填充，未注浆区域在注浆区域影响下裂隙不 再发育， 保持了围岩的整体塑性； 从工作面前方 20 m 到工作面后方 70 m，工作面超前支护至动压影响 100 m 范围内， 两帮平均移近量 294 mm， 顶底板平均 移近量 394 mm， 工作面前方 10 m 到工作面后方 30 m 为变形速度最大区域，应重点加强该段区域的围岩 控制。 参考文献 [1]常庆粮， 周华强， 柏建彪， 等.膏体充填开采覆岩稳定性研究与 实践[J].采矿与安全工程学报， 2011， 28 （2） 279－282． [2]王龙龙， 高明仕， 张理生， 等.极松散煤体巷道注喷锚支护技术 [J].煤炭科学技术， 2012， 40 （3） 13－16． [3]康荣， 何富连， 李宏彬.桁架锚索在碎裂顶板巷道支护中的应用 [J].煤炭科学技术， 2010， 38 （5） 28－33． （编辑 贾娟） 图 3注浆设备系统示意图 4-1距离孔口 0.4 m 位置4-2距离孔口 4 m 位置 图 41 号窥视钻孔窥视结果 5-1距孔口 0.4 m 位置5-2距孔口 4 m 位置 图 52 号窥视钻孔窥视结果 清水 气动搅 拌桶 A 气动搅 拌桶 B 清水 成浆桶 A 成浆桶 B 吸浆管 B 吸浆管 A 出浆管 A 出浆管 B 双液注浆 泵 四通混合器 混合管 （下转第 168 页） 李冰哲 动压影响巷道超前注浆加固技术的应用139 第 35 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 6结论 综上可知，现场采用宽度 2.0 m、支护阻力 7.3 MPa 的充填体并按照 1.51 的水灰比进行充填， 共 充填 394 个模袋， 使用充填材料 3 078 t， 充填巷道 长度 1 173 m， 现场留巷段煤壁平直， 无明显片帮现 象；正常充填留设段充填体鼓出变化量在 100200 mm 之间， 巷道顶底板和两帮形变均符合设计要求， 说明本次充填支护能够有效控制大断面留巷引起 的围岩变形。 参考文献 [1]吴飞.进路胶结充填采矿法在复杂矿体回收中的实践[J].采矿 技术， 2013 （3） 8-10. [2]胡树军， 蔡建华， 黄寿元.上向水平分层充填采矿法在龙王江金 矿的应用[J].现代矿业， 2013 （9） 70-71. [3]宋嘉栋， 甯瑜琳， 詹进， 等.袋装尾砂充填及围空区采矿柱技术 研究[J].矿业研究与开发， 2014， 34 （5） 1-2； 35. （编辑 贾娟） Application Practice of Filling Support Technology in Working Face Along Empty Retaining Lane Wang Jianfeng （Hongsheng Construction Engineering Co., Ltd., Jincheng Shanxi 048006） Abstract In view of the serious deation of 4311 large section face in Chaoyang coal industry, the filling support technology is put forward, and the filling mode, work support and pipeline system are introduced in detail. The filling body with width 2.0 m、supporting resistance 7.3 MPa is used and filled according to the water-cement ratio of 1.51. The coal wall of the left roadway section is straight and there is no obvious patch cover phenomenon. The variation of the filling body in the normal filling section is between 100200 mm. Key words roadway along empty; filling support; work support Application of Advance Grouting Reinforcement for Roadway Affected by Dynamic Pressure Li Bingzhe （Yuecheng Coal Mine of Qinxiu Company, Jincheng Shanxi 048006） Abstract In view of the serious deation of roadway and the difficulty of supporting coal pillar in 1306 working face of Yuecheng Coal Mine, the grouting pressure is 68 MPa, and the water cement ratio is 0.81. Through the observation of drilling hole and deation of surrounding rock in the field, it can be seen that after grouting in the advanced working face, the cracks in the coal body of the top and bottom slab are not developed, the existing cracks are basically filled with slurry, and the average moving near amount of the two sides is 294 mm, and the average moving near amount of 394 mm, roadway deation tends to be stable. Key words dynamic pressure effect; advanced grouting; fracture development （上接第 139 页） Excavation Technology and Construction Design of Rock Lane Bai Yang （Heshun Xindadi Coal Industry Co., Ltd., Jinzhong Shanxi 032700） Abstract In view of the problems such as the mismatch between excavation speed and mechanized coal mining speed, this paper expounds the traditional roadway excavation technology based on some research results, and on this basis, combines the mechanism research and numerical simulation analysis, optimizes the support , blasting parameters and hole arrangement, and adopts hydraulic drilling rig combined side unloading and loading equipment, etc., which takes the XX working ground as the application object, improves the roadway driving speed and has great reference and application value for the future roadway excavation. Key words rock roadway; support; drilling blasting; high efficiency tunneling （上接第 132 页） 168