潘一煤礦是淮南礦業(yè)集團潘謝礦區(qū)第一對開發(fā)建設(shè)并建成投產(chǎn)的大型現(xiàn)代化礦井， 1983年12月建成投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力3.0Mt/a，經(jīng)過技術(shù)改造，2009年礦井核定生產(chǎn)能力為500萬噸/年。
　　目前礦井共劃分為兩個水平開采，一水平標高-530m，采取保護層開采措施后，13-1煤層采至-630m（保護層11-2煤層采至-720m），二水平標高-788m，目前二水平正在進行開拓延深。隨著礦井開采水平的不斷延深,礦井瓦斯涌出量也相應(yīng)增加,石門揭露突出煤層過程中容易發(fā)生冒頂及瓦斯超限現(xiàn)象。為了有效地控制冒頂現(xiàn)象的發(fā)生,礦井嘗試在-788m井底車場揭煤過程中采用注漿工藝控制頂板,取得了良好的效果。
1.-788m井底車場施工技術(shù)條件[本文轉(zhuǎn)自：lunwen.1kejian.com]
- 788m井底車場布置在B組煤層群中，整個車場需要揭穿8、7、6等3個煤層，揭煤距離長。巷道在揭露6煤時,煤層厚度為1.5～2.0 m;煤層極為松軟,煤層傾角5°。煤層頂板為泥巖及砂質(zhì)泥巖,底板為泥巖。
2.施工順序及施工方法
　　因該巷道煤層傾角較小,施工過程中將工作面分成兩個注漿段,每個注漿段長度為20 m。施工前首先將巷道迎頭1m范圍刷成5400×4350 m(寬×高) 的大斷面,迎頭打錨桿、掛金屬網(wǎng),再對全斷面進行噴漿, 砼標號為C20 ,噴厚為100mm。噴漿養(yǎng)護完畢后,在迎頭施工鉆孔,再在
距迎頭15～20m處安裝注漿設(shè)備,對工作面進行注漿加固。注漿工作結(jié)束后,開始掘進揭煤,每次循環(huán)進度為20 m;第一個注漿段施工結(jié)束后,進行第二個注漿段施工(注漿分段見附圖1) 。
圖1- 788m井底車場石門揭煤注漿分段示意圖
　　
3.鉆孔、注漿施工技術(shù)要求
3 鉆孔、注漿施工技術(shù)要求
(1) 每個注漿段沿巷道全斷面布置13 個鉆孔,鉆孔直徑<91 mm ,鉆孔間距為800 mm。鉆孔仰角為3°,外擺角為0°～4°,并保持在巷道周邊輪廓線上,鉆孔深度為20 m(見附圖2及附表1) 。
(2) 鉆孔施工結(jié)束后,預(yù)埋2 無縫鋼管。每節(jié)鋼管長度為3～4 m。每節(jié)鋼管鉆有交叉布置的4 個間距為500 mm的<6 mm小孔,以增強漿液擴散效果。鋼管一端焊上長300mm的1.5吋鋼管,兩節(jié)鋼管之間用8 # 鐵絲連成一個整體。
圖2 　注漿鉆孔布置圖
　　
(3) 在孔口處的1.5吋鋼管尾部加焊長200 mm的注漿錨桿。注漿錨桿采用<26 mm 的無縫鋼管制作,尾部螺紋段長度為60 mm ,錨桿外露不小于50 mm(相關(guān)參數(shù)見附圖3) 。
　　
圖3 　注漿管路預(yù)埋示意圖
(4) 漿液制作。采用425 # 水泥制作的單液漿,水灰比為0.65～0.70 :1 ,并均勻攪拌5 min 即可。
4.注漿工藝流程
　　在距巷道迎頭2 m處砌筑工作平臺用于安裝鉆機,平臺尺寸為310 ×215 ×112 m ,平臺采用料石砌筑。鉆孔施工結(jié)束后,在平臺后方10 m 范圍的巷道內(nèi)安設(shè)攪拌機、儲漿桶、清水桶和注漿泵(注漿設(shè)備布置見附圖4) 。注漿前,準備好風、水管路以及注漿材料。
　　
圖4 　注漿設(shè)備布置圖
4.1 　注漿材料
根據(jù)現(xiàn)場試驗經(jīng)驗結(jié)合本巷道圍巖特性,注漿材料采用425 # 普通硅酸鹽水泥。
4.2 　注漿設(shè)備
注漿設(shè)備主要有2TGZ- 60/ 210 型注漿泵、3B - 200 型攪拌機、高壓膠管等,漿液采用攪拌機攪拌。
4.3 　工藝流程
安裝注漿錨桿及高壓球閥→注清水試驗(試機) →造漿→注漿→停機沖洗注漿管→卸除高壓球閥。
4.4 　注漿順序
先注下部孔,再注肩孔,最后注頂孔。具體順序為:1 # 、13 # 孔→2 # 、12 # 孔→3 # 、11 # 孔→4 # 、10 # 孔→6 # 、8 # 孔。5 # 、7 # 、9 # 為補打的卸壓孔,根據(jù)注漿過程中壓力變化情況,可以免注漿。
4.5 　注漿參數(shù)
4.5.1 　注漿壓力
注漿壓力是漿液在圍巖中擴散的動力,它對注漿效果的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1) 注漿壓力提供漿液在圍巖中擴散、流動、滲透、劈裂等作用所需要的能量。
(2) 注漿壓力決定漿液與圍巖相互作用方式,對于煤體及松散軟弱結(jié)構(gòu)圍巖,注漿壓力越大,圍巖產(chǎn)生劈裂現(xiàn)象越徹底,漿液與煤體或圍巖相互作用越完善,圍巖巖性和整體性越好,從而更有效地提高巷道的穩(wěn)定性。
(3) 注漿壓力受到圍巖特性、注漿材料性能、注漿方式等因素的影響和制約。注漿壓力過小, 漿液難以向圍巖中擴散,達不到預(yù)期注漿效果;注漿壓力過大,很可能導致注漿過程中巷道表面開裂或片幫、冒頂。
根據(jù)現(xiàn)場試驗經(jīng)驗結(jié)合本巷道的圍巖特性,取注漿初壓為0.5 MPa ,終壓為2.5～3 MPa。
4.5.2 　漿液擴散半徑
漿液擴散半徑是確定注漿孔布置的重要參數(shù)。影響擴散半徑大小的因素較多,它主要取決于注漿壓力、圍巖力學性質(zhì)、裂隙密度及開度、漿液的流動力學參數(shù)及初凝時間等。由于7煤比較松軟,漿液充填空間及擴散范圍較大,擴散半徑為15～20 m?？紤]到煤、巖層各向異性導致的不同方向漿液擴散距離有所不同,施工初期注漿擴散半徑按10 m來考慮,試驗過程中視圍巖情況及注漿效果等調(diào)整到12～15 m。
5 .注漿過程中需注意的問題
(1) 注漿前,首先連接好注漿管路,調(diào)節(jié)好注漿安全閥,再注入清水試驗管路壓力,并對可能漏漿的部位及裂縫進行預(yù)處理,然后開泵注漿。當達到設(shè)計壓力后,關(guān)閉高壓球閥,摘除注漿管路。6 h 后,方可摘除上一個高壓球閥。
(2) 注漿前,用預(yù)埋的8 # 鐵絲將注漿錨桿外端的截止閥和注漿管連接牢固。
(3) 配制漿液時,要使用新鮮水泥,放漿口處設(shè)置過濾網(wǎng),以防止結(jié)塊水泥或雜物進入吸漿管。
(4) 注漿過程中,每個注漿孔要求連續(xù)注入,因故停止注漿時,可向孔內(nèi)注入一定量的清水,以保持注漿通道的暢通。
(5) 注漿過程中,隨時觀察并記錄注漿壓力、注漿量等注漿參數(shù)變化情況。當注液壓力達到3MPa 時停止注漿。
(6) 注漿過程中,要加強對巷道頂部及巷道壁的監(jiān)護,如發(fā)現(xiàn)聲響、頂板松動、爆皮開裂等異常情況,要立即停止注漿,并及時進行處理。
(7) 跑漿處理。注漿過程中發(fā)現(xiàn)跑漿時,可視具體情況對跑漿處直接用黃泥或水泥加速凝劑封堵裂縫。當出現(xiàn)大面積跑漿時,必須重新進行噴漿封堵,噴漿厚度不小于70mm ,在噴層養(yǎng)護24 h 后方可重新注漿
6.注漿效果分析
(1) 注漿加固提高了巷道圍巖的自承能力和穩(wěn)固性預(yù)埋鋼管及漿液固化后的煤體共同形成金屬骨架,提高了煤體的整體承載能力及抗壓強度;高壓漿液對煤體及巷道周邊縫隙進行有效充填和壓密,改變了裂隙周圍巖體的受力狀態(tài),即由雙向受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚴芰顟B(tài),大大提高了巷道周邊煤體及圍巖的強度特性,從而提高了巷道周邊圍巖的自承能力和穩(wěn)固性。
(2) 注漿加固提高了巷道施工速度
每一個注漿段注漿工作結(jié)束后,巷道施工的循環(huán)進度為1.5 m ,比同類條件下采用撞楔法等其它方法施工的巷道循環(huán)進度增加了25 %～50 % ,提高了巷道掘進速度。
(3) 注漿加固提高了巷道施工的安全性
注漿工作結(jié)束后,巷道揭露6煤層過程中從未發(fā)生任何漏頂、冒頂及瓦斯超限現(xiàn)象,有效地控制了頂板,保證了巷道施工安全。
7.結(jié)語
　　注漿工藝有效地控制了石門揭露突出煤層過程中的冒頂及瓦斯超限現(xiàn)象,提高了巷道施工速度,保證了巷道施工安全,取得了良好的經(jīng)濟效益,值得在類似條件下的巷道施工過程中進行推廣。

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文章來源： 永年加固公司
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