断层破碎带注浆加固技术实践.pdf
《断层破碎带注浆加固技术实践.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《断层破碎带注浆加固技术实践.pdf(5页珍藏版)》请在文库网上搜索。
1、收稿日期:作者简介:王守国(),男,河北邢台人,工程师,主要负责全矿井管理工作。断层破碎带注浆加固技术实践王守国(中煤昔阳能源有限责任公司,山西 晋中 )摘要:针对白羊岭煤矿 工作面过断层存在顶板破碎、矿压显现强烈的问题,以推进方向上的 和 断层为工程背景,选取 无机加固材料对断层破碎带落差大、对工作面安全回采影响大的区域进行不饱和注浆,并设计自制了一种自封孔式定向注浆钢管应用于现场的注浆加固工程中。在胶带顺槽内设计了合适的钻孔参数并采取了合理的注浆工艺对断层进行注浆加固,使得破碎的煤岩体能够重新胶结为统一的整体。现场实践效果表明,自封孔式定向注浆钢管能够达到注浆的要求并且能够节省浆料,注浆加
2、固后能够将断层重新胶结为统一的整体,提高围岩强度,对抑制顶板来压异常效果显著,具有一定的推广和应用价值,对类似过断层的注浆加固工程提供了借鉴。关键词:断层;破碎带;无机加固材料;注浆钢管;注浆加固;胶结中图分类号:文献标志码:文章编号:()(,):,:;引言我国煤炭资源丰富,煤炭在一次能源的消费中占有相当大的比重 。我国不同地区的煤矿开采条件错综复杂,在煤矿回采过程中往往会遇到大落差大倾角的断层破碎带,根据矿井的总体设计以及地表构筑物的影响,此类构造经常是无可避免的 。工作面回采过程中遇到的断层等构造破碎带往往会引起工作面上方冒顶、矿压现象强烈甚至压死支架,对工作面人员和设备存在很大的安全隐患
3、 。因此,如何顺利安全的通过工作面推进方向上不可避免遇到的断层破碎带是采矿工作者们面临的一大难题。近年来,随着我国对煤炭能源的不断需求以及采矿技术的不断进步,越来越多地区的矿井开始向深层复杂地质构造的煤层开采 ,但断层等构造破王守国断层破碎带注浆加固技术实践 年碎带制约了煤炭资源的安全开采 。断层破碎带的存在使工作面原有的原岩应力状态发生变化,回采工作面顶板来压大 ,回采困难,容易造成瓦斯泄露与瓦斯超标甚至导致工作面透水,因此亟需采用一定的技术和手段对工作面推进方向上的断层进行注浆加固,保证工作面的安全高效回采。关于断层的注浆加固,部分学者已经取得了一定的研究成果。严国超等 对硫铝酸盐水泥注浆
4、材料进行改性,通过流动度、力学性能测试和 、等手段对材料的结构和力学性能进行测定,从微观层面揭示了水溶性聚氨酯对材料的改性作用,应用于宏岩煤矿后现场实施效果证明该种材料具有良好的加固效果。张华磊等 对薄基岩的破断机理进行了分析,对顾北矿的工作面的风氧化带注浆加固技术进行了研究,从地面采用 型水平羽翼分支孔对风氧化带进行注浆加固,采场上方构建了一层承载层,保证了工作面的安全回采。孙守义等 对发耳煤矿的轨道大巷围岩变形、破碎严重、锚固结构极易失效的地段进行了注浆加固修复,注浆后巷道顶底板和两帮的变形量明显减小,岩裂隙基本被浆液充填,巷道变形基本得到控制。张进鹏等 以平煤十矿为工程背景,基于失稳机理
5、探究裂隙岩体自应力浆液加固原理,研发出了新型高强预应力注浆锚杆系统,设计了破碎围岩锚注支护方案,使破碎围岩得到了良好的控制。基于以上分析,以往的学者研究的重点大都集中于对破碎围岩的机理、注浆机理、注浆材料的研究,对破碎带的建模以及注浆工艺的研究相对缺乏。针对中煤昔阳能源有限公司白羊岭煤矿 工作面推进方向上遇到的 、断层的问题,提出对 个断层采取注浆加固的方案。注浆能够有效填补断层之间的裂隙和孔缝,能很好解决工作面顶板的矿压强烈现象,将破碎的围岩重新胶结为一个统一的整体,保证工作面的安全高效回采。因此,对工作面推进方向上的断层进行注浆加固,对于保证回采面上人员和机械设备的安全具有重要的意义。工程
6、概况白羊岭煤矿目前回采 工作面,工作面基本情况如图 所示。根据 轨道顺槽、胶带顺槽、底板巷及 高抽巷实际揭露资料、顺层钻孔、三维地震勘探资料、槽波探测资料等分析,考虑工作面推进度,随着 工作面推采,将相继进入 ()正断层、正断层组(落差达 ),该断层破碎区域从 胶带顺槽侧开始波及至 轨道顺槽侧,正断层影响推采长度约 ,正断层影响推采长度约 ,倾向的影响范围几乎涵盖了工作面全长,影响工作面推进长度约 。?图 工作面断层情况 因此,从工作面顺槽侧开始布置注浆孔,选择适合的注浆材料及注浆工艺,对断层带沿断层破碎面进行长距离、大直径、高压、超前加固,对于保障 工作面安全回采非常有必要,因此设计注浆加固
7、区域是 和 所在的倾角大、落差大、对回采工作影响较大的断层构造破碎区域进行局部的、有针对性的不饱和注浆。模型建立为了对工作面煤层的倾向、走向和断层的倾角落差有一个更直观更全面的认识,建立了工作面断层的三维立体动画模型和三维立体的实物模型。三维动画模型如图 所示,三维实物模型如图 所示。图 三维动画模型 图 实物立体模型 第 期王守国断层破碎带注浆加固技术实践图 中黑色的部分代表煤层,灰色的部分代表断层,从三维模型图和实物立体模型图不难看出,和 这 个断层存在于工作面推进方向上,且 个断层的落差过大,采煤机硬过势必会因顶板压力过大而对工作面的人员和机械设备造成安全隐患,因此有必要对断层进行注浆使
8、其与煤岩体胶结成为统一整体。另外,三维模型的建立,也为注浆工艺的设计和注浆孔的布置提供了参考。注浆管设计 现存注浆管的缺陷采用注浆的措施来对构造破碎带进行加固,可达到改善围岩力学性质,增强围岩整体性,控制围岩变形的效果。随着注浆工艺的不断发展,主要衍生了注浆钢管注浆和注浆锚索注浆 种方式,以往的注浆工艺存在的主要问题有两方面。传统的注浆工艺中在用囊袋或专用封孔器注浆时,会不可避免地发生因封孔强度不够而导致跑浆漏浆情况 ;在对破碎带进行长距离、大直径、高压超前加固过程中,在注浆孔内对采掘工程基本没有影响的小的构造破碎带也进行了注浆,造成了注浆材料的浪费。自封孔式定向注浆钢管设计为解决现存的注浆钢
9、管存在的缺陷及问题,文中设计了一种自封孔式定向注浆钢管,其杆体为刚性注浆钢管,在其头部设置有圆形的出浆孔,橡胶囊袋封孔器嵌套在注浆钢管杆体上,使用时注入高压水以此来达到封孔的目的,如图 所示。?高压水胶管;尾部橡胶囊袋封孔器;头部囊袋封孔器;出浆孔;注浆管杆体图 自封孔式定向注浆钢管 自封孔式定向注浆钢管的注浆管杆体为头部设计有出浆口的注浆钢管,使用时注浆管内的浆料从出浆口泵出,实现定向注浆的目的;橡胶囊袋封孔器嵌套在注浆钢管杆体上,出浆口两侧各嵌套一个橡胶囊袋封孔器,个橡胶囊袋封孔器之间通过高压水胶管连接,使用时注入高压水使橡胶囊袋封孔器膨胀贴紧注浆孔壁和注浆钢管以达到封孔的目的。使用方法自
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 断层 破碎 带注浆 加固 技术 实践