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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用

2016-04-14 14:14:30陳永震
中國科技博覽 2015年26期
關(guān)鍵詞:注漿技術(shù)運用

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)、運用

中圖分類號:TD325.1 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號: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,嚴重時會導(dǎo)致工作面支架向采空區(qū)內(nèi)側(cè)翻,嚴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,個別區(qū)段夾雜細砂巖與粗砂巖。底板為以粉砂巖為主,個別區(qū)段夾雜中砂巖與砂礫巖。

2、工作面現(xiàn)場情況及存在問題

2.1、24222工作面走向長度730m,傾斜長度114m,截止2013年10月26日,工作面推進長度32m(回風(fēng)巷33m、運輸巷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9天將支架全部靠到煤壁,推進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)巷布置補充初次放頂孔對頂板進行預(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號支架狀態(tài)良好、35-46號支架滑底位置位于支架后立柱處,47-74號支架處支架“后坐”,其中53號支架底座與頂板基本垂直,75號支架狀態(tài)良好。

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

2.5、頂板狀態(tài):經(jīng)過2012年10月25日補孔初放后,上端頭支架后部至64號支架煤壁產(chǎn)生裂隙,采空區(qū)預(yù)裂裂隙發(fā)育,46號架以上支架不接頂,經(jīng)計算采空區(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)頂板未及時垮落,造成工作面底煤上自由面在沒有垮落頂板壓實的情況下滑落。

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)漿進行預(yù)注漿,加強煤層底板的強度和完整性。根據(jù)注漿材料的有效擴散半徑,沿底板滑移區(qū)域均勻布設(shè),鉆孔間距3米。實際施工中可由技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當(dāng)調(diào)整注漿孔數(shù)量及參數(shù)?;瘜W(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:達到設(shè)計注漿壓力或大面積漏漿。

4.2注漿量計算:根據(jù)類似地質(zhì)條件和以往經(jīng)驗估計每孔注漿量控制在300kg,按照底板滑移區(qū)域長度60米,鉆孔間距3米,合計鉆孔數(shù)量20個,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)場實際情況可采用錨桿機、煤電鉆配相應(yīng)接長鉆桿進行打眼。

(2)施工質(zhì)量要求:施工時傾角、間排距、孔深等參數(shù)應(yīng)盡量符合設(shè)計要求,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→驗收(圖3,4)。

5、結(jié)束語

通過底板注漿加固技術(shù)的運用,工作面滑底處理時間由預(yù)訂的兩個月處理時間縮短至20天,取得了較為理想的使用效果,同時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,實現(xiàn)了處理過程中的安全生產(chǎn)。

參考文獻

[1] 趙振中,宋順,郭緒華,等鄭州礦區(qū)三軟煤層底板注漿加固技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2007,35(5):39-41。

[2] 張建奎,樂志軍,郭萌,底板注漿加固技術(shù)在河南汝州煤田朝川礦的應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì),2011,23(2):38-41。

[3] 韓廣德中國煤炭工業(yè)—鉆探工程學(xué)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2000。

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