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      礦井冒落區(qū)充填加固注漿探討

      2020-04-13 08:19:00趙春陽
      黑龍江科學 2020年6期
      關鍵詞:落區(qū)管棚采空區(qū)

      趙春陽

      (七臺河市鹿山優(yōu)質(zhì)煤有限公司,黑龍江 七臺河154600)

      煤礦礦井巷道工作面遇破碎帶極可能出現(xiàn)冒頂,注漿是進行巷道局部加固地層比較有效的一種方法。一般而言,冒落區(qū)采用的注漿方法是先直接鉆孔進行注漿充填加固,再進行管棚注漿充填加固。這兩種方法的注漿加固前都必須施工止?jié){墻。

      1 采空區(qū)直接鉆孔注漿充填加固

      采空區(qū)直接鉆孔注漿充填加固的方法適合冒落區(qū)(帶)較短、破碎帶地層具有一定可注性的情況,施工比較簡單,易于操作,效果較好。造孔主要在止?jié){墻的上拱部,一般鉆孔仰角3°~5°,間距300~500 mm,鉆孔深度根據(jù)具體冒落帶長度進行確定,通過埋設的注漿管注漿用以加固其冒落區(qū)(帶)。具體充填加固注漿施工步驟包括如下幾個方面:

      (1)在工作面砌筑止?jié){墻,封閉冒落區(qū)(帶)。

      (2)在止?jié){墻預留位置造孔,由于破碎地層極易塌孔埋鉆,必須選用扭矩力較大的鉆機。

      (3)在鉆孔施工結束后,馬上注漿。注漿選用中壓大流量注漿泵,漿液先稀后濃,一般采用單液水泥漿,需要時也可采用化學漿液充填。

      (4)注漿養(yǎng)護結束后,在注漿加固區(qū)施工檢查孔,如果注漿效果非常好,冒落區(qū)(帶)巳充填加固,就可以進行掘進施工;如果注漿加固效果不太好,必須再施工鉆孔補充注漿,直至滿足規(guī)范標準要求時為止。

      (5)掘進工作必須采取短掘短砌的方式施工,以快速掘進通過冒落區(qū)(帶)。

      2 采空區(qū)管棚注漿充填加固

      管棚是將一組鋼管沿掘進荒徑外設計好的角度打入地層內(nèi),或先根據(jù)設計角度鉆好鉆孔,然后再將鋼管(或鉆桿)送入孔內(nèi),鋼管與其他支架結構組合形成棚架預支護加固體系,承受來自于上部地層的載荷。通過鋼管上的注漿孔向地層進行注漿,加固破碎地層,提高地層的強度。管棚注漿是一種超前支護加固技術方法,適合用于已冒落區(qū)的加固處理,而對松軟、破碎、易坍塌的掘進工作面必須進行預加固。

      2.1 管棚注漿充填加固的主要作用

      (1)梁拱的安全效應:在礦井巷道前方預設的管棚,以工作面和后方支撐作為支點,形成一個梁式結構,承受圍巖壓力,能有效抑制圍巖松動和垮塌。

      (2)加固的安全效應:注漿漿液壓入圍巖裂隙,使巖體膠結、固結,改善軟弱圍巖的力學性質(zhì),增強圍巖的自承能力,實現(xiàn)加固鋼管周邊破碎帶的目的。

      (3)環(huán)槽的安全效應:工作面爆破出現(xiàn)的爆炸沖擊波和氣體擴展遇到管棚后被反射、吸收,降低了反向拉伸波導致圍巖破壞及擾動。

      (4)確保施工安全可靠的作用:管棚支護的剛度較大,在施工時對冒頂塌落體能夠起緩沖的作用,即使有時管棚失穩(wěn),它的破壞也不會加大。

      2.2 管棚注漿的施工工藝

      管棚通常采用42~108 mm的鋼管,鋼管上對稱鉆孔,形成花管,鉆孔直徑大約8~10 mm。采空區(qū)管棚注漿充填加固的主要施工步驟如圖1的超前管理注漿施工工藝示意圖所示:

      圖1 超前管棚注漿施工工藝示意圖Fig.1 Construction process of advance pipe shed grouting

      (1)首先在工作面砌筑止?jié){墻,以封閉冒落區(qū);其次在管棚設計孔位預埋孔口管。在施工止?jié){墻時,采用碎石、矸石或噴射混凝土,盡可能充填冒落區(qū)。

      (2)冒落區(qū)頂部如果不能用碎石、噴射混凝土充填飽滿時,也可用化學發(fā)泡材料通過管路進行快速注漿充填。

      (3)根據(jù)設計管棚的方位、角度,用鉆機鉆到設計孔深,插入42~108 mm的鋼管,在成孔比較困難時,必須直接用鋼管或鉆桿跟管鉆進,穿過冒落區(qū)進入完整巖層后,將鋼管或鉆桿留在孔內(nèi),再用鋼管對冒落區(qū)進行充填固結注漿,在冒落區(qū)上方形成扇形管棚及加固區(qū),如圖2超前管棚布置示意圖的所示。管棚間距通常為200~300 mm。

      1—管棚;2—巷道

      (4)在鉆進一旦漏漿時,必須采用水泥漿作為循環(huán)液,充填冒落區(qū)的空隙。

      (5)在鉆進到孔底后,用濃水泥漿或其他速凝漿液對冒落區(qū)實施充填,直到充滿返漿時止。

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