综采工作面过破碎带顶帮采用的注浆加固技术

崔刚

摘 要：在综采工作中经常发生要过破碎带问题，维护也是非常困难的，对安全生产极为不利。为保证回采工作面的顺利进行，采用化学灌浆加固煤层顶板使之加固后的顶板有更好的完整性，即采用注浆加固技术进行了对工作面破碎顶板的修复工作，取得了良好的效果。

关键词：综采高工作面；顶帮加固

中图分类号：TD265.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0167-01

1 工作面注浆技术的机理

1.1 浆网骨架

被挤出或渗入裂缝的浆液纵横交错在坚硬的岩石上凝固，会形成网络骨架。泥浆整合体的片材或带材的厚度不同，但几乎可以相互连通，最后形成一个网络骨架，马格尼化学原料具有良好韧性和粘附性，负载增加时，固化材料的变形但不损坏，负载由高强度的煤承担，周围岩石的故障条件是靠近煤由裂纹的表面强弱度和机体强度条件。当煤体应力超过煤体的强度发生大变形后，综合材料的网络架构以其良好的韧性和粘结实力起着骨架作用，提高了围岩的残余强度，限制围岩延伸的破坏，从而提高了维护状态。

1.2 填充及转化破坏机制的作用

浆液在泵压力的作用下，除了一些较大的裂缝填充，闭合骨折和小裂缝也可以填补。缩小甚至使其闭合，提高围岩的弹性模量和强度。灌浆后，裂缝也会被填充。由于断裂表面材料的粘结作用，裂纹尖端的应力减弱或消失，从而使已经发生的围岩破坏机理发生转变。此外，当有一个大的裂缝在围岩时，该机构邻近裂缝的岩石在两方向的都有应力，并且有固化的材料在有压力作用下对裂缝进行填充保持致密，应力状态将被改变为三个，而岩体在有三个相应力作用时的强度比两向的显著较高，且脆性降低，塑性增加。但从应力状态的角度来看，灌浆也起转变岩体的破坏机理和提高围岩强度的作用。

1.3 提高围岩体的强度

通过注浆，以改变弱表面的力学特性，即改变煤岩体之间的间隙和煤岩内聚力和内摩擦角，以及增大相互位移的阻力，从而提高整体的煤岩体的稳定性。

2 改善整体结构

破碎的煤岩体通过注浆加固，提高煤岩体的整体承载能力，提高整体性能，在工作面推进过程中没有出现剥落和架前顶板下降的现象。

3 构造带注浆的原则

①提前注浆原则的执行。在工作推进行注浆，在松软破碎煤岩体固结成一个整体，以确保工作面不容易出现片帮、漏顶的现象，已保证工作面推进的速度。

②统一灌浆原则。灌浆孔应均匀分布，在破碎煤岩体浆液可以最大限度的均匀渗透，从而达到整体加固的效果。

4 化学注浆强化方案及措施

因为水泥、水玻璃等材料抗拉伸强度低，附着力差，有腐蚀性，不稳定，操作工艺复杂，对技术要求高，不便于井下工人操作；而马格尼固结体抗压缩、剪切的强度高，操作简便，为多数井下作业环境，对作业环境的要求不高。结合上述材料的性能和用途进行比较，选用马格尼材料固化破碎顶板方案为优选方案。

5 灌浆的施工方案

5.1 工作面注浆钻孔布置参数

①孔的位置：根据工作面顶板破碎程度、采高和落差，确定注浆孔的参数，控制顶和煤壁，沿工作面倾斜方向孔间距是 3.0 m，距顶板1 m，钻孔角度根据现场顶、帮的实际情况为 （20 °～30 °）之间，并随工作面推进根据顶板固化程度，以确定灌浆的下一个周期。

②灌浆孔参数：注浆孔直径= 42 mm，注浆孔孔深度6 m。

③钻孔：保证灌浆孔孔的深度和角度。

④连接管路。

⑤注浆开始。根据实际情况而定，预计每孔灌浆量约为20桶。

5.2 工作面过皮带运输巷布置钻孔及注浆参数

①注浆孔位。根据巷道断面的尺寸，距工作面底板的距离，安排钻孔。

②灌浆孔的参数。据实际情况而定。

③现场钻孔，根据注浆孔参数确定深度和角度。

④注浆管的连接。

5.3 注浆作业程序

在固体结构的过程中，不同材料总目的是要添加固体。该方法被归纳为以下5个步骤：

①对注浆点的合理安排。

②连接供气管道及设备的灌浆线。以检查和确定灌浆设备，保证管道的有效性和可靠性。

③灌浆过程中发生渗漏要及时处理。

④一般按照灌浆压力，根据注浆回流程度确定停止注浆时间，更换前需要及时拔注射枪。

⑤改变灌浆孔时，必须认真冲洗注浆枪枪尖，以防止堵塞。

⑥在灌浆完成后，清洁设备及配件。在灌浆结束前准备充足的清洗剂，应根据灌浆设备和材料说明进行清洗。

6 注浆技术及细节分析

正确选择灌浆、灌浆时间，直接关系到材料的消耗、灌浆效果及成本等。因此，如何保护煤矿的基本作用和煤矿的质量，是问题的关键。下面是我们根据专业数据和实际操作的情况所分析的细节问题。

①合理的气流分布。在采矿过程中，在气体体积分数的回流气道气流稳定在约0.3%，所需的空气分布也应该是适当的，以保证在采空区中对空气质量的控制，在煤矿的保护与开发中，注浆技术的应用十分重要。空气供给量对固体燃料的释放和聚集起着一个外部推力，而灌浆本身，对空气的分布要求是外部因素。在实践中更需要掌握内外两层的关键影响因素，最终达到预期的效果。

②回采工作面调成“L”型，有利于采空区上部瓦斯的释放。在整个灌浆技术中，从整体到局部的调整，影响最终结果。为了保证煤的燃烧质量，对工作面的技术要求而言，需要不同的材料。调成“L”的形状可以使气体释放，空气的流动缓慢释放，为最终的煤矿开采铺平道路。

③加强顶线的支持，提高顶能力和工作面悬顶及时挑落切割，尽量避免工作面采空区瓦斯涌入。在完成了对瓦斯的有效运行后，我们需要进行二次处理，使工作面保持本身形状。在瓦斯矿井被破坏的情况下，完成了煤矿井下保护和对外部空间的利用，同时也对注浆技术的应用起到有利作用。

④控制采空区瓦斯涌出。对于在灌浆过程中瓦斯量的控制，是最终的煤矿生产质量过程的一部分，该项目不能忽视。注浆法是防止煤矿突水进风口，进入工作面，由于此过程会和空气接触，因此，对气体的控制是一个重要环节。通过对墙灌浆工程，可以有效地减少风的进入，从而控制气体排放。

⑤保证质量石墙的质量，特备要保证小川石墙的质量，保证它对瓦斯释放的影响。灌浆过程中气体的特殊处理是工作过程中的一个必要步骤。石墙是工作面响应于空气的供应量而采取的方式，墙体结构可以保证气体在整个过程中发挥作用而防治不利情况的发生，并专门用于灌浆的气体空间和设置的连接。

7 结 语

本文通过简单的对加固技术全过程的介绍，不难发现，注浆技术的优点很多，面对断层破碎带的地质构造，如大采高仰采工作面顶板难以控制，极易造成煤壁、顶板破碎及分段塌落等等不利情况，如不及时控制，将使塌落的范围继续扩大，环境恶化同时也导致生产停滞，影响安全生产，注浆加固技术有加强网络骨架、提高围岩强度等优点，对抑制煤壁剥落和顶板漏顶的效果非常明显，具有很高的推广价值和应用价值。

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