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        利用注漿加固技術(shù)對煤倉圍巖進行加固

        2019-09-10 02:25:38姜士濤
        關(guān)鍵詞:注漿

        姜士濤

        摘 要:階段儲運煤倉服務(wù)年限長是煤礦生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié),在煤礦生產(chǎn)過程中起著特別重要的作用,對煤礦連續(xù)生產(chǎn)意義重大。在對以軟巖為主煤倉圍巖進行注漿加固過程中,通過優(yōu)化設(shè)計注漿矢量鉆孔及對水泥-水玻璃(CS)雙漿液配合比進行合理選擇,使其凝固速率達到可控,合理布局注漿順序提高漿液滲透半徑內(nèi)巖體裂隙充填程度,將破碎松軟的圍巖加固且形成一個整體,從而提高了巖體強度,使巖體的整體性增強,保持穩(wěn)定而不易破壞,達到了最佳的支護效果,為今后其它注漿加固圍巖施工提供了參考和經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:注漿;加固圍巖;矢量鉆孔;雙漿液配合比;注漿順序

        1、-690~-760階段煤倉概況

        -690~-760階段煤倉的圍巖松軟、壓力大且穿煤加之在斷層破碎帶中,將給礦井安全生產(chǎn)帶來很大的危害。能否對煤倉圍巖人工進行加固至關(guān)重要,經(jīng)過研究決定利用注漿加固技術(shù)對煤倉圍巖進行注漿加固。進而以達到提高巖體強度,將破碎松軟的圍巖加固且形成一個整體,使巷道的整體性增強,保持穩(wěn)定而不易破壞,達到了最佳的支護效果,有效的控制巷道的變形,保證礦井的連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定進行。

        2、注漿加固施工方案的選擇

        在注漿加固煤倉圍巖工作中,合理選擇注漿材料十分重要,它關(guān)系到注漿工藝、工期、成本和效果,基本分為硅酸鹽類和化學(xué)類漿液兩大類。但由于化學(xué)漿的價格非常高,所以本次施工決定采用水泥-水玻璃(CS)雙漿液來進行注漿加固施工。

        3、施工方法

        3.1 水泥-水玻璃(CS)雙漿液注漿加固技術(shù)

        水泥-水玻璃(CS)雙漿液是以水泥和水玻璃為主劑,兩者按一定的比例,采用雙液方式注入。其中水玻璃主要起到速凝作用,根據(jù)摻入的多少來調(diào)節(jié)漿液凝結(jié)時間,摻入的水玻璃濃度越大凝結(jié)時間越短,可使水泥漿急驟硬化。這種漿液克服了單液水泥漿的凝結(jié)時間長且難以控制、動水條件下結(jié)石率低等缺點,提高了水泥注漿的效果,擴大了水泥注漿的范圍。

        3.2 水泥-水玻璃(CS)雙漿液注漿堵水施工工藝:

        一般而言,注漿的效果好壞取決于漿液滲透半徑內(nèi)巖體裂隙充填程度,充填率越高,注漿的效果越好。充填程度與鉆探工藝、注漿工藝和制漿工藝有密切關(guān)系。

        3.2.1優(yōu)化設(shè)計注漿矢量鉆孔的布置:

        為了能盡最大限度增大漿液滲透半徑提高巖體裂隙充填程度,達到較高充填率、得到更好的注漿效果。找到巖體內(nèi)存在的可穿最多透水裂隙的矢量鉆孔,得到穿過最多裂隙的最優(yōu)加固孔,杜絕無效孔,減少低效孔,優(yōu)選最優(yōu)孔。特設(shè)計了一套加密、向四周輻射、深淺相間的矢量鉆孔,鉆孔參數(shù)為:

        淺部孔深度:1.5m? ?中部孔深度:3.5m? ?深部孔深度:6.5m

        孔口間距:0.6m? 孔排距:0.6m。

        鉆孔由倉壁向四周輻射布置:輻射角度15-30°

        3.2.2水泥-水玻璃(CS)雙漿液配合比的合理選擇:

        水泥-水玻璃(CS)雙漿液的配合比和質(zhì)量直接影響注漿的質(zhì)量,所以調(diào)節(jié)好雙漿液的比例至關(guān)重要。

        根據(jù)雙漿液中水玻璃濃度越小,終凝時間越長,而初凝時間變化不大這個非常重要的特性。共采用三種配比方式:

        1#漿液:低濃度玻璃水(終凝時間較長)的雙漿液;

        2#漿液:中等濃度玻璃水(終凝時間適中)的雙漿液;

        3#漿液:高濃度玻璃水(終凝時間較短)的雙漿液;

        3.2.3注漿順序:

        注漿所使用的注漿泵型號為ZBQS-12/10礦用氣動雙液注漿泵。

        首先,用低濃度玻璃水(終凝時間較長)的1#雙漿液向深孔(3.5m孔、6.5m孔)的封孔器注少量漿液,待達到壓力封孔器膨脹封好孔后停止注漿。然后,用高濃度玻璃水(終凝時間較短)的2#雙漿液向淺孔(1.5m孔)進行注漿,并隨時注意是否有漿液從裂隙外漏,如有漏液停止注漿,馬上用布頭進行封堵后再繼續(xù)注漿。淺孔注滿漿待其基本初凝后,此時淺部圍巖封堵完成已基本形成帷幕,再開始進行中部孔注漿然后再進行深部孔注漿。

        中部孔及深部孔注漿時采用中等濃度玻璃水(終凝時間適中)的3#雙漿液注漿,由于淺孔漿液的終凝時間只有5.36 min,此時外部已形成帷幕,有了一定承壓能力阻止?jié){液外漏,為了擴大漿液滲透半徑、提高裂隙充填程度及充填率、增加巖體承壓能力,此時注漿壓力必須在0.5MPa以上,漿液必須注滿。漿液注滿后,深孔骨架鋼管撤完后要進行注漿封孔,注漿結(jié)束。

        4、效果檢驗(施工前后對照)

        現(xiàn)場用錨索機往煤倉壁打眼觀察發(fā)現(xiàn),破碎松軟的圍巖已加固且形成一個整體,人工加固的圍巖厚度達到了8米以上。使煤倉圍巖的整體性增強,保持穩(wěn)定而不易破壞,達到了最佳的支護效果,有效的控制巷道的變形。

        5、技術(shù)創(chuàng)新點

        此次注漿施工通過優(yōu)化設(shè)計注漿矢量鉆孔的布置,把穿過最多裂隙的矢量作為巖體加固的矢量鉆孔,最大限度的得到穿過最多裂隙的最優(yōu)加固孔。通過對水泥-水玻璃(CS)雙漿液配合比進行合理選擇,使其凝固速率達到可控。對注漿的先后順序進行合理布局,達到了擴大漿液滲透半徑、提高裂隙充填程度及充填率,起到增加巖體承壓能力的目的。

        此次煤倉圍巖注漿加固施工通過理論分析和現(xiàn)場實踐證明:此法施工達到預(yù)期效果,將松散破碎的圍巖膠結(jié)形成再生圍巖整體,提高了巖體內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角及彈性模量,從而提高了巖體強度,將破碎松軟的圍巖加固且形成一個整體,使巷道的整體性增強,保持穩(wěn)定而不易破壞,達到了最佳的支護效果,不僅可確保注漿質(zhì)量加強巷道圍巖強度,而且還可以大幅度降低造價和縮短施工周期。為今后其它注漿加固圍巖施工提供了參考和經(jīng)驗。

        參考文獻

        [1]馬國彥教授.《煤礦井巷工程軟圍巖灌漿加固新技術(shù)研究》

        [2]《煤礦安全規(guī)程》.2011

        [3]張國樞.《通風安全學(xué)》.中國礦業(yè)大學(xué)出版社

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