更全的杂志信息网

综采工作面小煤柱注浆加固工艺及效果研究

更新时间:2009-03-28

小煤柱护巷作为一种节约煤炭资源、提高资源回收率、简化采掘接替的典型布置形式,在我国煤矿回采巷道中得到广泛使用。注浆加固是提高小煤柱稳定性的直接有效的方法之一。张农等[1]对千米深井软岩巷道进行注浆加固,并通过钻孔电视成像及染色剂跟踪浆液的方法对注浆效果进行检验;康红普等[2]对注浆材料的类型和物理力学性质进行了研究,并提出了巷道围岩注浆理论、材料、工艺的发展方向;韩玉明[3]对综放工作面回风巷超前预注浆加固技术进行了详细研究;文献[4-10]对不同注浆材料进行研究,并对高分子注浆材料反应温度、阻燃性等性能缺陷以及矿井下应用中存在的不足进行分析,对新材料研究进行了展望;文献[11-17]则对注浆加固机理进行了详细研究,分析了裂隙、围岩有效孔隙率、结构面密度等对巷道注浆的影响,提出了围岩加固圈的厚度、注浆扩散半径等计算模型。文献[18]则对孤岛综放工作面高速材料预注浆、滞后注浆机理进行研究,并对注浆参数和破碎煤体的力学性质进行分析,为破碎围岩巷道变形控制提供理论依据。

1 工程概况

晋煤长平公司主采3号煤层,煤层平均厚度5.75m,煤层及直接顶、底板强度均较低。工作面采用多巷布置,工作面区段煤柱宽度为6m。工作面开采时,顶煤与支架直接作用,支架上方的顶煤承受支承压力逐渐破碎、垮落。通过实际测量,基本顶破断时,煤体内压力在距煤壁前方3~5m处出现最大值,这个时候煤体的两帮出现片帮,支架顶梁载荷出现后面大于前面。前方煤壁是基本顶破断回转初期支撑点,煤壁片帮为基本顶来压的最初表现,伴随着基本顶破断回转量增大出现支架增阻现象。针对煤柱留设尺寸较小的特点,结合Ⅲ4309工作面回采过程中矿压显现规律,拟定采用两次注浆形式对煤柱进行加固,第一次注浆选择在工作面回采期间进行,主要考虑到工作面回采过程中侧向支承压力影响,需要提前进行加固来提高承载能力,注浆区域选择在工作面前方20~40m区域内,注浆工作在Ⅲ43093巷进行;第二次注浆主要考虑受动压影响后煤柱整体性会遭到破坏,二次注浆加固为留巷提供条件,注浆工作选择在Ⅲ43092巷滞后工作面50~100m区域内。

钱穆先生深谙孔门政治理想的实质,即主德治,主礼治。人与人相处,义属平等,理贵相通。其主要枢机在己之一心。在上位时事事心系百姓,举手投足亦为大众,如此下去,百姓何尝不会以背道而驰为耻呢?心中怀有耻感的百姓,在社会治理上的成本应是最低的。

2 注浆加固方案

2.1 注浆孔布置

根据工作面回采巷道沿顶掘进、沿底掘进以及由沿顶到沿底过渡段的不同特征,分别制定注浆方案。

笔者设计了一种十字交叉型悬臂梁约束支撑微纳测头。基于压杆失稳原理,利用压电装置改变悬臂梁的轴向受力以改变其刚度,进而改变约束支撑机构的整体刚度。基于最小势能原理建立约束支撑机构的刚度模型,为计算变刚度控制过程所需压电驱动力提供重要的理论依据,并通过有限元仿真验证理论模型的准确性和变刚度调节的可行性。

2.1.1 沿底掘进注浆孔布置

沿底掘进试验区长25m,布置上、下两排钻孔,钻孔呈“三花”布置,如图1所示。下排钻孔开孔高度距离巷道底板1.2m,上排钻孔距离巷道底板2.2m,采用直径为42mm的巷帮钻机进行施工。为增加下排钻孔注浆过程中承压段长度,钻孔施工过程中迎向切眼有20°水平角,仰角为0°,钻孔长度为4.5m,相邻钻孔间距为6m,如图2(a)所示;上排钻孔施工水平角为0°,仰角为30°,钻孔长度为4.5m,相邻钻孔间距为6m,如图2(b)所示。

对于急性的病情来讲是比较凶险的,此种类型的病情在发病的过程中很急,同时病情变化的比较快,还具有很高的死亡率,在急诊中冠状动脉手术过程中一般都是具有突发性的,因此在护理中要时刻的观察者患者的实际情况,以便于能够及时的掌握患者的身体特征以及病情的状况,如果有发现要给以及时的处理。参与护理的护士要充分的掌握护理的相关方法以及流程,时刻的准备好多需要的药品。对手速医师的手术过程进行仔细的关注,和医生之间默契的配合,患者在心导管室的时候要密切的对患者进行心电的监护,在手速的过程中药密切的关注患者的心电图以及血压的变化。这对于手术来讲时非常重要的,一旦出现异常及时的给与提醒进行治理。

注浆过程中遇到漏浆情况,暂停注浆泵,或调整节流阀,降低注浆速度,停泵时间不能超过 3min,每 3min左右开一次注浆泵,让泵的活塞往返运动 2 次,然后停止注浆泵,如此反复,直到已经注入的浆液强度封堵住漏浆裂隙为止,然后继续正常开泵注浆;当遇到裂隙比较大的漏浆通道的时候,可以用棉纱塞住漏浆通道,辅助浆液封堵漏浆通道。

  

图1 沿底掘进注浆钻孔布置示意图

  

图2 沿底掘进注浆钻孔布置俯视图

2.1.2 沿顶掘进注浆孔布置

(1)产业是国家经济发展的基石,城镇化又是产业发展到一定阶段的必然产物,随着信息技术已经成为社会发展的主要驱动力,信息产业在推动经济发展、调整产业结构中发挥越来越重要的作用。信息产业中的高新技术能够提升产业竞争力,信息产业的发展又能够促进城镇产业结构的优化,从而提高城镇劳动生产率、带动城市经济增长,所以在新型城镇化建设过程中,要注重加强信息产业的发展,充分利用信息产业带动地方区域经济发展的有力条件,加快城镇化建设的进程。

沿顶掘进试验段长度为45m,布置上、下两排注浆钻孔,钻孔开孔高度与沿底掘进一致,下排钻孔开孔高度距离巷道底板1.2m,上排钻孔距离巷道底板2.2m,采用直径为42mm的巷帮钻机进行施工,其中下排钻孔布置方式与沿底掘进一致,钻孔迎向切眼侧有20°水平角,仰角为0°,钻孔长度为4.5m,相邻钻孔间距为6m;上排钻孔施工水平角为0°,仰角为15°,钻孔长度为4m,相邻钻孔间距为6m,注浆孔布置示意图如图3所示。

  

图3 沿顶掘进注浆钻孔布置示意图

2.1.3 过渡区注浆方案

公路建设是一项复杂的系统性工程,衡量其好坏的最关键、最直接的评价标准就是质量。通常在公路施工过程中总会遇到一些突发事件,如果质量管理体系不完善,就会严重影响道路的施工质量;另外,也会出现施工队伍为了谋取自身利益,在施工过程中偷工减料、以次充好的现象,因此,相关施工单位应当重视质量管理工作,完善质量管理体系,防止幕后暗箱操作,增强质量控制的严格性,使监管过程更加透明化、制度化,同时,企业应当加强质量检测的宣传教育,让每一名施工人员都能够树立质量意识,将质量管理理念牢记于心,严把质量关,进而提升公路工程的施工质量。

巷道沿顶掘进与沿底掘进区之间约有30m过渡区域,将该区域分为上半区和下半区,长度各为15m,注浆钻孔布置形式上半区与沿顶掘进布置方式一致,下半区钻孔布置方式与沿底掘进一致,如图4所示。

  

图4 过渡段区域示意图

现场施工钻孔时,钻孔施工位置可根据锚杆、锚索施工布置情况适当进行调整,且距锚索孔有适当距离。在现场实施过程中,为避免出现浆液串孔现象,在施工钻孔时可以间隔进行,并在注浆后补打中间钻孔。

海洋不仅承载着生活的文明和历史,也承载着我们未来的希望。它起伏的巨大范围是我们经济增长、粮食安全资源以及遏制气候变化影响的解决方案的关键。然而,由于人类活动的不利影响,海洋承受着巨大的压力。海洋污染、漂白珊瑚礁、海水温度升高和不可持续捕捞不断发生。最近关于捕鱼活动中的人口贩运、野生动物贩运以及武器和毒品走私的调查结果也揭露了对海洋的间接威胁。

2.2 注浆时机及注浆孔施工

根据工作面矿压显现规律及煤体裂隙发育规律,最佳注浆时机(区域)应该具备的主要条件是:①煤体裂隙具有一定的发育程度,保证具有相应注浆量;②煤体具有一定的承载能力,保证巷道的稳定性。超前工作面前方20~40m范围内进行一次注浆,在滞后工作面50~100m范围内进行二次注浆。

二次注浆钻孔由于已受工作面动压影响,裂隙发育程度比较高,因此,滞后工作面50m进行施工,并完成插管、封孔工作,然后可以对钻孔进行注浆作业。

  

图5 注浆封孔管连接示意图(mm)

注浆压力的确定取决于围岩破碎情况和连通程度,参考注浆工程经验,注浆压力6~8MPa较为适宜,当漏浆严重时,应适当降低注浆压力。注浆时应保证持续注浆,应注至不进浆为止,终浆结束时应稳压至6~8MPa。

  

图6 钻孔封孔示意图

一次注浆钻孔超前工作面40m处进行施工,钻孔施工完成后,向钻孔内进行插管,主要有射浆管和封孔管,射浆管位于钻孔内测,为长2m的镀锌钢管,管体加工有射浆孔,封孔管位于钻孔外侧,通过直接头与射浆管连接,为2m长镀锌钢管,管体点焊有铁丝,满足封孔缠棉纱需要,如图5所示。

2.3 注浆系统及参数

2.3.2 注浆材料

注浆系统有两个QB260气动搅拌桶,两个成浆桶,一台气动双液注浆泵2ZBQ50/19,以及相应的管路和混合器组成,注浆系统如图7所示。

  

图7 注浆系统连接示意图

2.3.1 注浆系统

注浆材料采用联邦注浆加固材料(双液),该材料是一种新型地质聚合物注浆材料,以无机矿粉为主要组成成份,是一种快凝、早强型无机注浆材料,同时也具备较强的可注性,其强度及其与煤体粘接性较普通硅酸盐水泥类注浆材料有较大提高。联邦加固注浆材料为双液注浆材料,两种浆液在混合前,6h时内不凝固、不泌水、不沉淀,混合后凝结时间为3~10min,1~8h的强度能达到8~15MPa以上,具体性能参数见表1,其较适合于采煤工作面、掘进工作面等时效性要求较高的注浆需要,特别是开放煤体表面浅层注浆加固。

 

表1 联邦加固注浆材料抗压强度对比

  

水灰比抗压强度/MPa2h4h1d3d28d081231411441611801961081181311511368727986102

考虑到煤柱有喷浆层,一次注浆时,水灰比选择(1~1.2)∶1,二次注浆喷时,考虑喷浆层破坏,水灰比选择(0.8~1)∶1。

2.3.3 注浆压力

由于巷道表面进行喷浆作业,对防止漏浆具有积极作用,因此封孔段长短可适当缩短,设计封孔长度为0.8~1m。封孔时,需将封孔段钢管两端点焊的铁丝处缠上棉纱,在封孔段内注入封孔浆液,20min后实施注浆,如图6所示。

2.3.4 安全措施

大学生22名,其中17名女生,平均年龄20.78岁,所有被试均为右利手,视力或矫正视力正常,无精神病史。研究对象实验前签署知情同意书,实验结束后获得一定的报酬。

2.4 注浆加固效果分析

在试验巷道内共施工46个注浆孔。注浆孔的注浆效果如图8所示,钻孔窥视显示,钻孔内围岩完整性良好,煤柱的宏观完整性良好。

  

图8 注浆钻孔注浆效果窥视效果

现场巷道顶底板移近量测试结果显示:工作面采动前,巷道顶底板收缩变形小于10mm,随着工作面采动,变形量逐渐加大,采动影响后最大顶底板移近量小于230mm;随着工作面推进,周期来压过后,位移增加趋势减缓。

43092巷两帮位移量测试数据表明:工作面回采前,巷道两帮收缩量不大于20mm;回采初期,顶板处于稳定状态,巷道两帮移近量变化较小,当工作面采过,巷道两帮位移量开始变大,当工作面推进一定距离,巷道两帮变形量趋于稳定,最大变形量不超过350mm。

3 结 论

1)根据回采巷道沿底掘进、沿顶掘进以及过渡区的不同布置方式,确定了煤柱中不同注浆钻孔布置方式。

2)对小煤柱的注浆工作分两次完成,一次注浆选择在工作面回采期间,注浆工作在Ⅲ43093巷进行,注浆区域选择在工作面前方20~40m区域内;二次注浆加固为留巷提供条件,注浆工作选择在Ⅲ43092巷滞后工作面50~100m区域内。

在拉丁舞专业课堂教学中将德育融入教学全过程各环节,需要专业教师具备良好的道德素养,并强化每一位教师的立德树人意识,形成与专业课教学紧密结合、同向同行的育人格局。

3)注浆材料选择联邦注浆加固材料,注浆压力确定为6~8MPa,一次注浆时,水灰比选择(1~1.2)∶1,二次注浆时,水灰比选择(0.8~1)∶1。

4)在试验巷道内共施工46个注浆孔,钻孔窥视结果表明,围岩完整,整体性良好;临空回采巷道顶底板最大位移量为400mm,两帮最大收敛量为350mm。通过注浆加固小煤柱能够保持回采巷道的稳定性,满足安全生产的需要。

参考文献

[1] 张 农,王保贵,郑西贵,等.千米深井软岩巷道二次支护中的注浆加固效果分析[J].煤炭科学技术,2010,38(5):34-38.

[2] 康红普,冯志强.煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发展趋势[J].煤矿开采,2013,18(3):1-7.

[3] 韩玉明.综放工作面回风巷超前预注浆加固技术[J].煤炭科学技术,2013,41(8):42-45,67.

[4] 吴怀国,魏宏亮,凤 兰,等.矿用高分子注浆加固材料性能特点及研究方向[J].煤炭科学技术,2012,40(5):27-29.

[5] 吴怀国.矿用高分子注浆加固材料安全性试验研究[J].煤炭科学技术,2013,41(11):53-55.

[6] 杨绍斌,洪晓东,董 伟,等.自限温聚氨酷注浆加固材料的自限温机理及应用性能[J].煤炭学报,2014,39(7):1315-1320.

[7] 冯志强.破碎煤岩体化学注浆加固机理分析及应用[J].煤炭科学技术,2008,36(10):32-35.

[8] 于维雨,杨世敏,刁碧波,等.环保型化学注浆材料的研制与应用[J].煤炭科学技术,2013,41(S1):19-21.

[9] 冯志强.破碎煤岩体化学注浆加固材料研制及渗透扩散特性研究[D].北京:煤炭科学研究总院,2007.

[10] 张淑同.破碎煤岩体注浆加固材料的选择研究[J].矿业安全与环保,2012,39(4):52-54.

[11] 杨 坪,彭振斌,李奋强.巷道注浆加固作用机理及计算模型研究[J].矿冶工程,2005,25(1):3-5.

[12] 刘全林,程 桦.立井壁后土层注浆加固作用机理及注浆参数研究[J].煤炭学报,2000,25(5):486-490.

[13] 曹胜根,刘长友.采场破碎顶板注浆加固机理[J].中国矿业大学学报,1998,27(3):288-290.

[14] 宋晓辉.锚注加固软岩巷道机理分析及合理注浆时间确定[D].青岛:山东科技大学,2006.

[15] 熊祖强,张建峰.大采高工作面复用巷道二次注浆加固技术[J].煤炭工程,2016,48(8):46-49.

[16] 孟 杰.回采扰动下煤层大巷群围岩加固技术研究与应用[J].煤炭工程,2017,49(6):43-46.

[17] 巴全斌,赵旭生,刘延保.松软煤层顺层钻孔带压注浆封孔技术研究应用[J].煤炭工程,2017,49(7):61-63.

[18] 王 浩.回采巷道松软破碎围岩注浆加固与支护技术研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2008.

 
张文彬
《煤炭工程》 2018年第05期
《煤炭工程》2018年第05期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号