淺談底板加固注漿技術(shù)在大傾角采煤工作面滑底處理期間的運(yùn)用

陳永震

[摘 要]大傾角采煤工作面在初次頂板垮落前，采空區(qū)底板易發(fā)生層間滑動(dòng)出現(xiàn)滑底現(xiàn)象，本文闡述了底板加固注漿技術(shù)在大傾角綜采工作面滑底處理過程中的設(shè)想，并通過實(shí)踐證明底板加固注漿技術(shù)在滑底處理過程中取得的效果，有效的控制解決了滑底處理難題，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

[關(guān)鍵詞]工作面滑底、底板加固、注漿技術(shù)、運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TD325.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）26-0019-02

0、引言

大傾角綜采工作面在初次頂板垮落前，采空區(qū)底板在多種因素的影響下易出現(xiàn)“滑底”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致工作面支架向采空區(qū)內(nèi)側(cè)翻，嚴(yán)重威脅著工作面的安全生產(chǎn)，如何確?！盎住碧幚磉^程的快速、安全，本文通過技術(shù)探討給出了科學(xué)、合理的處理方法。

1、工程面概況

新疆焦煤集團(tuán)下屬二一三〇煤礦24222綜采工作面位于4#煤層內(nèi)，煤層傾角420—460，走向長度730m，傾斜長度114m，煤層厚度3.8m，頂板以砂礫巖為主，個(gè)別區(qū)段夾雜細(xì)砂巖與粗砂巖。底板為以粉砂巖為主，個(gè)別區(qū)段夾雜中砂巖與砂礫巖。

2、工作面現(xiàn)場(chǎng)情況及存在問題

2.1、24222工作面走向長度730m，傾斜長度114m，截止2013年10月26日，工作面推進(jìn)長度32m（回風(fēng)巷33m、運(yùn)輸巷30m）工作面煤層平均傾角42°，最大傾角47°，工作面?zhèn)涡保ㄑ鲂保┙嵌?.6°，工作面于2013年9月29日發(fā)生第一次滑底后，礦井制定方案歷時(shí)9天將支架全部靠到煤壁，推進(jìn)14m左右工作面逐步恢復(fù)正常，2013年10月25日工作面回風(fēng)巷布置補(bǔ)充初次放頂孔對(duì)頂板進(jìn)行預(yù)裂，2013年10月25日夜班再次發(fā)生大范圍滑底。

2.2、滑底范圍：工作面34-74號(hào)支架處，滑底厚度平均1.5m左右，此位置工作面采高2.8m，煤層總厚度4.3m左右。

2.3、支架狀態(tài)：發(fā)生滑底后工作面支架“后坐”，0-34號(hào)支架狀態(tài)良好、35-46號(hào)支架滑底位置位于支架后立柱處，47-74號(hào)支架處支架“后坐”，其中53號(hào)支架底座與頂板基本垂直，75號(hào)支架狀態(tài)良好。

2.4、刮板輸送機(jī)及采煤機(jī)狀態(tài)：滑底后由于支架“后坐”，刮板輸送機(jī)機(jī)尾被拉回（采空區(qū)）4.3m，采煤機(jī)處為1.3m。采煤機(jī)位于66-56號(hào)支架處（上滾筒頂住頂板），采煤機(jī)上滾筒距離煤壁1.3m左右。

2.5、頂板狀態(tài)：經(jīng)過2012年10月25日補(bǔ)孔初放后，上端頭支架后部至64號(hào)支架煤壁產(chǎn)生裂隙，采空區(qū)預(yù)裂裂隙發(fā)育，46號(hào)架以上支架不接頂，經(jīng)計(jì)算采空區(qū)懸頂面積約3717m2。

3、工作面滑底現(xiàn)象原因分析

3.1、煤層厚度較厚，工作面留底煤開采（1.5-2.1m），底煤較軟在支架反復(fù)壓裂、底板涌水軟化等作用下，采空區(qū)留設(shè)的底煤在達(dá)到一定寬度后，受下滑分力影響下從應(yīng)力集中處薄弱面開始下滑。

3.2、工作面處于初采階段，頂板初次來壓期間，采空區(qū)頂板未及時(shí)垮落，造成工作面底煤上自由面在沒有垮落頂板壓實(shí)的情況下滑落。

3.3、工作面采取底煤加固措施后，由于煤體松散，施工的地錨（錨桿、圓鋼）在發(fā)生滑底后錨桿被拽出、圓鋼拉彎。

4、底板加固注漿技術(shù)的設(shè)計(jì)思路及技術(shù)參數(shù)

4.1、化學(xué)漿注漿鉆孔參數(shù)：在確保工作面頂板安全有效支護(hù)的基礎(chǔ)上，在底板布設(shè)注漿鉆孔，采用尤洛卡化學(xué)漿進(jìn)行預(yù)注漿，加強(qiáng)煤層底板的強(qiáng)度和完整性。根據(jù)注漿材料的有效擴(kuò)散半徑，沿底板滑移區(qū)域均勻布設(shè)，鉆孔間距3米。實(shí)際施工中可由技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整注漿孔數(shù)量及參數(shù)。化學(xué)注漿孔深度3m，角度30°（向工作面煤壁方向傾斜）（圖1）。

（1）打孔方式：底板使用風(fēng)煤鉆機(jī)打孔，孔徑Φ42mm。鉆孔深度全部3000mm。終孔位置在底板

（2）封孔方式：使用棉紗炮泥封孔，封孔深度1000mm。

（3）注漿方式：全長一次性注漿。

（4）注漿壓力：1.5MPa—2MPa。

（5）結(jié)束條件：達(dá)到設(shè)計(jì)注漿壓力或大面積漏漿。

4.2注漿量計(jì)算：根據(jù)類似地質(zhì)條件和以往經(jīng)驗(yàn)估計(jì)每孔注漿量控制在300kg，按照底板滑移區(qū)域長度60米，鉆孔間距3米，合計(jì)鉆孔數(shù)量20個(gè)，底板加固共需要化學(xué)漿：20×300=6000kg

4.3、注漿材料：通過超前預(yù)注尤洛卡化學(xué)漿，能很快滲透到松散、破碎的或裂隙發(fā)育的煤巖體中，并快速固化，漿材本身的優(yōu)異黏結(jié)性能可以使不連續(xù)體或松散體，膠結(jié)成連續(xù)體，使煤巖體恢復(fù)整體受力狀態(tài)，同時(shí)封堵斷層破碎帶出水通道（表1）。

4.4、注漿設(shè)備：

（1）注漿泵及參數(shù)：

輸出管路-------氣動(dòng)注漿泵的管路出漿口尺寸為A13型（￠13mm），吸料口尺寸為A25（￠25mm）型，要求耐壓20.0Mpa以上（圖2）。

控制閥----------氣動(dòng)注漿泵的控制閥接口尺寸為

A13型（￠13mm）要求耐壓20.0Mpa以上。

外形尺寸-------400*500*1250mm。

重量---------100kg

最大注漿量-------20L/min

最大注漿壓力-------20Mpa

（2）動(dòng)力參數(shù)：礦井壓風(fēng)0.4～0.7Mpa，風(fēng)量不小于3m3/min。

（3）其他備件：鋼制延長管2m、鋼制花管2m、封堵器、可曲撓注漿管、混合槍、高壓輸料管。

4.5化學(xué)注漿加固施工技術(shù)：

（1）注漿孔施工工具：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可采用錨桿機(jī)、煤電鉆配相應(yīng)接長鉆桿進(jìn)行打眼。

（2）施工質(zhì)量要求：施工時(shí)傾角、間排距、孔深等參數(shù)應(yīng)盡量符合設(shè)計(jì)要求，一般角度誤差不超過5°，間距誤差不超過200mm。遇有特殊情況可由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員指導(dǎo)作適當(dāng)調(diào)整。

（3）注漿加固施工工藝

施工工藝：標(biāo)孔→鉆孔→檢查鉆孔質(zhì)量→安裝注漿鋼管→準(zhǔn)備漿液→開泵注漿→凝固→檢查注漿質(zhì)量→驗(yàn)收（圖3，4）。

5、結(jié)束語

通過底板注漿加固技術(shù)的運(yùn)用，工作面滑底處理時(shí)間由預(yù)訂的兩個(gè)月處理時(shí)間縮短至20天，取得了較為理想的使用效果，同時(shí)也降低了滑底處理期間的危害因素，在大傾角采煤工作面滑底處理期間的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了處理過程中的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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