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        注漿技術在煤巷加固中的應用

        2014-12-24 17:54:03邢龍龍
        科技創(chuàng)新與應用 2014年36期

        邢龍龍

        摘 要:文章以神木某礦區(qū)膠運順槽的注漿加固治理為工程背景,分析了注漿技術的加固機理,并系統(tǒng)介紹了注漿作業(yè)各階段的施工工藝及要求。經(jīng)過加固后的監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn),巷道圍巖裂隙停止發(fā)育,圍巖變形得到有效控制,有效提高了巷道圍巖的自持能力。文章對利用注漿法進行巷道圍巖治理工程具有重要指導意義。

        關鍵詞:巷道治理;注漿技術;煤巷加固

        引言

        注漿加固技術是巷道圍巖加固的常用技術之一。在采用注漿進行圍巖加固時,首先應按照設計要求進行鉆孔作業(yè),并將具有一定配比的漿液灌注入圍巖。漿液在巖層中會通過填充、滲透等方式,把空隙中的水分及空氣排出,同時在強大的注漿壓力作用下,漿液會對圍巖造成破壞,進而對巖石起到劈裂作用[1-2]。隨后,漿液會及時充滿巖石劈裂處,從而對巖石起到填充和擠密的作用。此外,當漿液凝固之后,利用漿液膠結(jié)作用,可以使巖塊的緊緊粘結(jié)在一起,從而有效提高了圍巖的整體性,實現(xiàn)了提高巷道圍巖穩(wěn)定性的目的[3-4]。

        神木某礦區(qū)15204工作面膠運順槽距停采線約750m-280m范圍內(nèi)發(fā)生嚴重圍巖破壞,兩幫煤體明顯鼓出,部分位置出現(xiàn)煤體破碎現(xiàn)象,幫部支護體系亦受到不同程度破壞;頂板下沉嚴重,部分位置下沉量達到1000mm,頂板中間部位出現(xiàn)嚴重破碎現(xiàn)象,增加U型鋼進行補強支護;巷道底鼓明顯,最大底鼓量在700mm以上。

        由于圍巖嚴重變形,巷道穩(wěn)定性無法保證,已經(jīng)對煤礦正常生產(chǎn)造成不利影響。經(jīng)過深入分析,造成巷道圍巖破壞嚴重的主要原因是由于該區(qū)域上部覆巖厚度變化較大,造成最大主應力方向與巷道軸向近于垂直關系,在強大的地應力作用下,巷道圍巖很難保持穩(wěn)定。經(jīng)過調(diào)研分析,決定采用注漿加固技術進行圍巖加固處理。

        1 注漿加固作用機理

        1.1 提高軟弱節(jié)理強度。漿液通過其膠結(jié)作用,可以填充、凝結(jié)松散塊體,明顯提高節(jié)理面的強度,從而提高了巖體間的整體性,達到提高圍巖穩(wěn)定性的目的。

        1.2 降低巖石風化。通過漿液的填充作用,可以有效阻止空氣的進入,對巖石起到保護作用,從而能夠有效減少巖石的裸露面積,降低巖石受風化的程度。

        1.3 提高圍巖整體性。當對較松散的圍巖進行注漿處理時,通過膠結(jié)作用可以使松散的塊體再次粘合成為整體,提高圍巖的整體性,從而能夠充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

        2 施工工藝

        2.1 注漿準備

        2.1.1 巷道整形。清除破壞支護結(jié)構(gòu),如已經(jīng)破壞的錨桿、鋼架等,進行消幫削頂?shù)燃夹g處理,盡量增大巷道凈空面積(同時避免對支護體系造成破壞),使巷道重新成型。

        2.1.2 采取必要的加強支護措施。在破壞嚴重區(qū)域,應當采取加設鋼拱架、木跺架、對原有支護體系進行修整加強等措施。

        2.1.3 封閉巷道表面。為了防止?jié){液跑出,降低注漿效果,在注漿前,應充分保證圍巖表面縫隙被封閉,這樣才能保證在壓力作用下,漿液能夠起到填充、滲透、劈裂、擠密等作用,保證注漿效果。封閉巷道的注漿材料可以選擇水泥、水玻璃雙液,亦可采用化學漿封孔。

        2.2 注漿作業(yè)

        2.2.1 注漿孔布置:鉆孔時,用直徑為40mm的鉆機進行鉆孔作業(yè)。注漿孔間采用五花眼布置,這樣的布置形式可以有效避免了注漿死角的出現(xiàn),保證注漿效果。注漿擴散半徑設計值為950mm,設計注漿孔間、排距為1.3-1.6m,這樣可以有效保證漿液均勻分布。同時在底腳、煤柱邊等特殊位置,應進行特殊處理。

        2.2.2 充填注漿。為了充分保證巷道圍巖的封閉性,在正式注漿前應采取壁后充填性注漿,以此對圍巖前部的空隙進行填充加固。進行填充注漿時的水灰比為1:0.75,注漿壓力設計為0.2~0.8MPa。

        2.2.3 注漿。首先應保證注漿設備正常,注漿管路通暢。經(jīng)上述調(diào)試確認之后,方可進行注漿作業(yè)。注漿材料選用425普通硅酸鹽水泥,水灰比為1:0.6~0.8,并使用攪拌機攪拌5~10min,進而進行注漿作業(yè),采用3.0~5.0MPa的注漿壓力,注漿孔間采用五花眼布置,放煤小井附近5m范圍內(nèi)停止注漿以防漏液,當注漿壓力達到設計要求時停止注漿。注漿管采用1.3寸無縫鋼管制成,注漿管長度為1000mm,孔口螺紋段100mm,端頭打孔段為500mm。

        2.2.4 清理注漿工具。注漿完畢之后,為了保護注漿工具,應當及時對注漿管、注漿泵等工具進行有效清理。

        3 結(jié)束語

        文章以神木某礦區(qū)15204工作面膠運順槽為工程背景,詳細論述了采用注漿加固技術對巷道圍巖的加固機理及注漿作業(yè)的施工工藝,經(jīng)過注漿加固后,巷道圍巖裂隙停止發(fā)育,圍巖變形得到有效控制,從而有效防止了圍巖塑性區(qū)的不斷擴大,提高了巷道圍巖的自持能力,保證生產(chǎn)的正常進行。

        參考文獻

        [1]許萬忠,潘進兵,周治平,等.節(jié)理裂隙巖體注漿滲透模型分析[J].中國鐵道科學,2010,03:47-51.

        [2]康紅普,馮志強.煤礦巷道圍巖注漿加固技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤礦開采,2013,3:1-7.

        [3]楊米加,陳明雄,賀永年.注漿理論的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].巖石力學與工程學報,2001,06:839-841.

        [4]鐘玉明.淺談注漿加固原理[J].中國高新技術企業(yè),2009,3:127-129.

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