淺談松軟煤層冒落區(qū)注漿加固掘進(jìn)施工

王安宇

摘 要：依據(jù)煤礦地質(zhì)資料，結(jié)合8#、9#煤局部賦存情況，對(duì)軌道巷掘進(jìn)工作面的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行深入分析，對(duì)有機(jī)高分子化學(xué)注漿加固材料固特瓏和充填材料馬浮因的性質(zhì)進(jìn)行研究。綜合幾個(gè)方面的情況，設(shè)計(jì)鉆孔布置圖，確定加固施工方案和工藝要求，并提出幾點(diǎn)重要的安全注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：支護(hù)；冒頂區(qū)；松散破碎煤巖；再生頂板

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）16-0006-02

1 概況

煤礦軌道巷掘進(jìn)工作面布置在9#煤層中，9#煤位于8#煤下5.06～31.14 m處，平均距離14.55 m。9#煤層間距變化受屯蘭砂巖體發(fā)育的影響，煤厚0.63～3.29 m，平均厚度為1.88 m，頂板為泥質(zhì)巖或粉砂巖。8#煤位于太原組下部，煤厚1.99～5.62 m，平均厚度為3.99 m，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有0～4層夾石；頂板為L(zhǎng)1石灰?guī)r，局部灰?guī)r缺失，代之以砂巖；底板多為泥巖。巷道沿頂板掘進(jìn)，已掘進(jìn)成巷700 m，梯形工字鋼支護(hù)為凈寬×凈高=3 200 mm×2 600 mm。巷道迎頭揭露小窯巷道無(wú)水和瓦斯。頂煤局部松散破碎，已冒頂，形成長(zhǎng)×寬×高=8 000 mm×4 000 mm×5 000 mm的冒頂區(qū)。巷道正前冒落段9#煤頂板完全垮落，形成松散破碎的煤巖堆積物，巷道掘進(jìn)支護(hù)困難。

2 注漿材料

結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，采用有機(jī)高分子化學(xué)加固材料固特瓏和充填材料馬浮因相結(jié)合的注漿方案，進(jìn)行注漿加固后施工。

固特瓏注漿加固材料是一種高分子聚合物，具有較好的滲透性，與煤巖體均有較高的黏合力，在壓力作用下可滲透到微裂隙之中，混合后反應(yīng)膨脹凝固，形成致密的網(wǎng)絡(luò)骨架體，對(duì)松散破碎帶起到有效的固結(jié)作用。固特瓏的性能指標(biāo)如表1所示。

表1 固特瓏的主要技術(shù)指標(biāo)

序號(hào) 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo)

1 固結(jié)體密度 200～1 250 kg/m3

2 雙液混合比 1∶1

3 膨脹倍數(shù) 0～8

4 抗壓強(qiáng)度 5～50 MPa

5 黏結(jié)強(qiáng)度 1～5 MPa

6 終凝時(shí)間 30～60 s（可調(diào)節(jié)）

7 漿液黏度 250～400 mPa·s

8 存儲(chǔ)期 6個(gè)月（常溫）

3 注漿設(shè)備

鉆孔施工使用的是ZQS-50型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，注漿鉆桿按設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度配備，并配備相應(yīng)數(shù)量的Φ28 mm鉆頭。封孔、注漿采用QB6C型氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵，氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵如圖1所示。與注漿設(shè)備配套的進(jìn)風(fēng)管路為20 m長(zhǎng)的Φ19 mm高壓風(fēng)管，出漿管規(guī)格為Φ10 mm，長(zhǎng)度為10 m、5 m、2 m的各若干根。

4 施工方案確定

4.1 冒頂區(qū)支護(hù)

掘進(jìn)工作面揭露小窯巷道冒頂區(qū)域、頂部和巷幫的巖層松散、破碎、易冒落。人工架設(shè)支架接頂易冒落傷人，使用充填材料馬浮因（MF-2型）可架設(shè)木支架假頂。充填馬浮因膨脹充填材料接頂，可首先對(duì)冒落區(qū)進(jìn)行封閉支護(hù)，防止掉落煤巖傷人。

4.2 冒落段加固

掘進(jìn)工作面巷道正前冒落段煤巖混合物松散堆積，繼續(xù)開(kāi)挖將造成前方松散煤巖混合物垮落，無(wú)法形成頂板支護(hù)。將超前加固軌道巷冒落區(qū)松軟、破碎的煤巖混合物膠結(jié)，形成以煤巖為骨架的固體膠合物。保持空頂距離不超1 m進(jìn)行掘進(jìn)施工，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程中規(guī)定的相關(guān)技術(shù)要求，在掘進(jìn)開(kāi)挖后，揭露人工假頂。形成有效支護(hù)之前，人工假頂可保證松散、破碎的煤巖混合物不垮落或使垮落量減少，以滿足掘進(jìn)支護(hù)和安全生產(chǎn)的需求，為安全、快速地掘進(jìn)創(chuàng)造良好的條件。

摘 要：依據(jù)煤礦地質(zhì)資料，結(jié)合8#、9#煤局部賦存情況，對(duì)軌道巷掘進(jìn)工作面的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行深入分析，對(duì)有機(jī)高分子化學(xué)注漿加固材料固特瓏和充填材料馬浮因的性質(zhì)進(jìn)行研究。綜合幾個(gè)方面的情況，設(shè)計(jì)鉆孔布置圖，確定加固施工方案和工藝要求，并提出幾點(diǎn)重要的安全注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：支護(hù)；冒頂區(qū)；松散破碎煤巖；再生頂板

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）16-0006-02

1 概況

煤礦軌道巷掘進(jìn)工作面布置在9#煤層中，9#煤位于8#煤下5.06～31.14 m處，平均距離14.55 m。9#煤層間距變化受屯蘭砂巖體發(fā)育的影響，煤厚0.63～3.29 m，平均厚度為1.88 m，頂板為泥質(zhì)巖或粉砂巖。8#煤位于太原組下部，煤厚1.99～5.62 m，平均厚度為3.99 m，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有0～4層夾石；頂板為L(zhǎng)1石灰?guī)r，局部灰?guī)r缺失，代之以砂巖；底板多為泥巖。巷道沿頂板掘進(jìn)，已掘進(jìn)成巷700 m，梯形工字鋼支護(hù)為凈寬×凈高=3 200 mm×2 600 mm。巷道迎頭揭露小窯巷道無(wú)水和瓦斯。頂煤局部松散破碎，已冒頂，形成長(zhǎng)×寬×高=8 000 mm×4 000 mm×5 000 mm的冒頂區(qū)。巷道正前冒落段9#煤頂板完全垮落，形成松散破碎的煤巖堆積物，巷道掘進(jìn)支護(hù)困難。

2 注漿材料

結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，采用有機(jī)高分子化學(xué)加固材料固特瓏和充填材料馬浮因相結(jié)合的注漿方案，進(jìn)行注漿加固后施工。

固特瓏注漿加固材料是一種高分子聚合物，具有較好的滲透性，與煤巖體均有較高的黏合力，在壓力作用下可滲透到微裂隙之中，混合后反應(yīng)膨脹凝固，形成致密的網(wǎng)絡(luò)骨架體，對(duì)松散破碎帶起到有效的固結(jié)作用。固特瓏的性能指標(biāo)如表1所示。

表1 固特瓏的主要技術(shù)指標(biāo)

序號(hào) 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo)

1 固結(jié)體密度 200～1 250 kg/m3

2 雙液混合比 1∶1

3 膨脹倍數(shù) 0～8

4 抗壓強(qiáng)度 5～50 MPa

5 黏結(jié)強(qiáng)度 1～5 MPa

6 終凝時(shí)間 30～60 s（可調(diào)節(jié)）

7 漿液黏度 250～400 mPa·s

8 存儲(chǔ)期 6個(gè)月（常溫）

3 注漿設(shè)備

鉆孔施工使用的是ZQS-50型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，注漿鉆桿按設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度配備，并配備相應(yīng)數(shù)量的Φ28 mm鉆頭。封孔、注漿采用QB6C型氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵，氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵如圖1所示。與注漿設(shè)備配套的進(jìn)風(fēng)管路為20 m長(zhǎng)的Φ19 mm高壓風(fēng)管，出漿管規(guī)格為Φ10 mm，長(zhǎng)度為10 m、5 m、2 m的各若干根。

4 施工方案確定

4.1 冒頂區(qū)支護(hù)

掘進(jìn)工作面揭露小窯巷道冒頂區(qū)域、頂部和巷幫的巖層松散、破碎、易冒落。人工架設(shè)支架接頂易冒落傷人，使用充填材料馬浮因（MF-2型）可架設(shè)木支架假頂。充填馬浮因膨脹充填材料接頂，可首先對(duì)冒落區(qū)進(jìn)行封閉支護(hù)，防止掉落煤巖傷人。

4.2 冒落段加固

掘進(jìn)工作面巷道正前冒落段煤巖混合物松散堆積，繼續(xù)開(kāi)挖將造成前方松散煤巖混合物垮落，無(wú)法形成頂板支護(hù)。將超前加固軌道巷冒落區(qū)松軟、破碎的煤巖混合物膠結(jié)，形成以煤巖為骨架的固體膠合物。保持空頂距離不超1 m進(jìn)行掘進(jìn)施工，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程中規(guī)定的相關(guān)技術(shù)要求，在掘進(jìn)開(kāi)挖后，揭露人工假頂。形成有效支護(hù)之前，人工假頂可保證松散、破碎的煤巖混合物不垮落或使垮落量減少，以滿足掘進(jìn)支護(hù)和安全生產(chǎn)的需求，為安全、快速地掘進(jìn)創(chuàng)造良好的條件。

摘 要：依據(jù)煤礦地質(zhì)資料，結(jié)合8#、9#煤局部賦存情況，對(duì)軌道巷掘進(jìn)工作面的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行深入分析，對(duì)有機(jī)高分子化學(xué)注漿加固材料固特瓏和充填材料馬浮因的性質(zhì)進(jìn)行研究。綜合幾個(gè)方面的情況，設(shè)計(jì)鉆孔布置圖，確定加固施工方案和工藝要求，并提出幾點(diǎn)重要的安全注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：支護(hù)；冒頂區(qū)；松散破碎煤巖；再生頂板

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）16-0006-02

1 概況

煤礦軌道巷掘進(jìn)工作面布置在9#煤層中，9#煤位于8#煤下5.06～31.14 m處，平均距離14.55 m。9#煤層間距變化受屯蘭砂巖體發(fā)育的影響，煤厚0.63～3.29 m，平均厚度為1.88 m，頂板為泥質(zhì)巖或粉砂巖。8#煤位于太原組下部，煤厚1.99～5.62 m，平均厚度為3.99 m，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有0～4層夾石；頂板為L(zhǎng)1石灰?guī)r，局部灰?guī)r缺失，代之以砂巖；底板多為泥巖。巷道沿頂板掘進(jìn)，已掘進(jìn)成巷700 m，梯形工字鋼支護(hù)為凈寬×凈高=3 200 mm×2 600 mm。巷道迎頭揭露小窯巷道無(wú)水和瓦斯。頂煤局部松散破碎，已冒頂，形成長(zhǎng)×寬×高=8 000 mm×4 000 mm×5 000 mm的冒頂區(qū)。巷道正前冒落段9#煤頂板完全垮落，形成松散破碎的煤巖堆積物，巷道掘進(jìn)支護(hù)困難。

2 注漿材料

結(jié)合煤礦的實(shí)際情況，采用有機(jī)高分子化學(xué)加固材料固特瓏和充填材料馬浮因相結(jié)合的注漿方案，進(jìn)行注漿加固后施工。

固特瓏注漿加固材料是一種高分子聚合物，具有較好的滲透性，與煤巖體均有較高的黏合力，在壓力作用下可滲透到微裂隙之中，混合后反應(yīng)膨脹凝固，形成致密的網(wǎng)絡(luò)骨架體，對(duì)松散破碎帶起到有效的固結(jié)作用。固特瓏的性能指標(biāo)如表1所示。

表1 固特瓏的主要技術(shù)指標(biāo)

序號(hào) 技術(shù)參數(shù) 技術(shù)指標(biāo)

1 固結(jié)體密度 200～1 250 kg/m3

2 雙液混合比 1∶1

3 膨脹倍數(shù) 0～8

4 抗壓強(qiáng)度 5～50 MPa

5 黏結(jié)強(qiáng)度 1～5 MPa

6 終凝時(shí)間 30～60 s（可調(diào)節(jié)）

7 漿液黏度 250～400 mPa·s

8 存儲(chǔ)期 6個(gè)月（常溫）

3 注漿設(shè)備

鉆孔施工使用的是ZQS-50型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)，注漿鉆桿按設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度配備，并配備相應(yīng)數(shù)量的Φ28 mm鉆頭。封孔、注漿采用QB6C型氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵，氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵如圖1所示。與注漿設(shè)備配套的進(jìn)風(fēng)管路為20 m長(zhǎng)的Φ19 mm高壓風(fēng)管，出漿管規(guī)格為Φ10 mm，長(zhǎng)度為10 m、5 m、2 m的各若干根。

4 施工方案確定

4.1 冒頂區(qū)支護(hù)

掘進(jìn)工作面揭露小窯巷道冒頂區(qū)域、頂部和巷幫的巖層松散、破碎、易冒落。人工架設(shè)支架接頂易冒落傷人，使用充填材料馬浮因（MF-2型）可架設(shè)木支架假頂。充填馬浮因膨脹充填材料接頂，可首先對(duì)冒落區(qū)進(jìn)行封閉支護(hù)，防止掉落煤巖傷人。

4.2 冒落段加固

掘進(jìn)工作面巷道正前冒落段煤巖混合物松散堆積，繼續(xù)開(kāi)挖將造成前方松散煤巖混合物垮落，無(wú)法形成頂板支護(hù)。將超前加固軌道巷冒落區(qū)松軟、破碎的煤巖混合物膠結(jié)，形成以煤巖為骨架的固體膠合物。保持空頂距離不超1 m進(jìn)行掘進(jìn)施工，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程中規(guī)定的相關(guān)技術(shù)要求，在掘進(jìn)開(kāi)挖后，揭露人工假頂。形成有效支護(hù)之前，人工假頂可保證松散、破碎的煤巖混合物不垮落或使垮落量減少，以滿足掘進(jìn)支護(hù)和安全生產(chǎn)的需求，為安全、快速地掘進(jìn)創(chuàng)造良好的條件。