巷道顶板层次注浆堵水技术研究与应用

正升煤业2506运输顺槽在顶板富水区域掘进受顶板淋水影响,巷道顶板泥岩承载能力降低、支护体部分失效,同时围岩出现局部变形量大的问题。为此,结合2506运输顺槽现场条件,提出通过层次注浆方式封堵2506运输顺槽顶板淋水裂隙并提升泥岩承载能力及稳定性。具体对层次注浆材料、布置工艺及应用效果进行分析。工程应用表明,2506运输顺槽通过层次注浆加固后,顶板淋水及围岩变形量的大问题得以较好解决。

层次注浆工艺在松软巷道破碎围岩加固中的应用

煤层回采过程中,受支撑应力的作用工作面前方煤岩体被破坏,注浆技术是控制煤岩体破坏的有效途径,而注浆工艺对于注浆效果的优劣具有重要意义。以山西某矿为试验矿井,采用层次注浆工艺和传统注浆工艺对其巷道破碎围岩进行加固,并对注浆效果进行对比分析。数据表明:层次注浆工艺注浆速度较传统注浆工艺快了40%;层次注浆工艺段巷道变形量明显小于传统注浆工艺段;层次注浆工艺能使浆液在煤岩体裂隙内得到有效充填,完整性有较大提高;层次注浆工艺煤壁有较小部分落下,但不影响采煤机正常回采,而传统注浆工艺煤壁比较破碎,完整性差;层次注浆工艺整体优于传统注浆工艺。

层次注浆工艺在切顶留巷围岩加固工程的应用

针对沿空切顶卸压留巷巷道受断层影响大变形、无法进行常规支护等问题,对巷道表面位移、顶板离层进行监测,得到巷道围岩破碎后变形规律和围岩结构情况;并根据工程需求研发一种以新型无机注浆材料和注浆工艺为核心的层次注浆技术,对留巷巷道进行注浆加固治理。工程实践结果表明:经过层次注浆加固后,围岩变形得到快速控制,顶板下沉量控制在25mm之内,顶板离层量仅为2mm左右;顶板淋水问题得到解决,围岩裂隙得到有效充填加固,留巷巷道变形进入稳定阶段,能够满足后期使用要求。

破碎围岩层次注浆加固在掘进巷过断层的应用

为解决掘进巷道受断层和采掘的叠加影响围岩破碎而难以支护的问题,通过对比单一层次注浆和分层次注浆加固的机理,根据大西煤矿3018回风顺槽地质条件,设计了巷道围岩分层次注浆加固方案和锚杆索支护方案。根据巷道变形速率观测结果可知,巷道注浆加固后,两帮变形速率减小为原来变形速率的11.2%,表明巷道围岩得到有效控制,分层次注浆加固效果良好。

复杂地质条件下超前预注浆技术应用效果分析

因沿空巷道受采空区残余回采应力及采空区边缘煤体塑性区的影响,加之掘进期间遇地质构造导致巷道掘进中出现随掘随冒的现象,无法进行常规支护。故探索一种以新型无机注浆材料为核心的层次注浆技术,对解决沿空巷道掘进期间围岩变形大,提高掘进安全及效率具有重要意义。该文通过工程实例研究复杂地质条件下超前预注浆技术方案,并对注浆效果进行窥视、监测,验证煤层顶板经过层次注浆加固后,巷道围岩变形得到快速控制,顶板淋水问题得以缓解,围岩裂隙得到有效充填,围岩稳定性增强,巷道变形得到有效控制,对复杂地质条件下安全掘进具有借鉴意义。

破碎围岩注浆加固扩散机理及应用研究

煤层回采过程中,上个工作面的回风巷通常需作为接替工作面进风巷,是典型的重复采动影响巷道,受采动影响围岩破碎,对于工作面的回采存在较大隐患。针对从破碎围岩采用传统注浆加固工艺的不足,提出层次注浆工艺进行围岩加固,对其注浆加固机理进行了探讨,并对其进行了应用和效果检验。研究结果表明,浆液快速硬化的特性,使得浆液短时间内可在煤体表面形成止浆层,后期漏浆逐渐较少,浆液向深部扩散,注浆量较大,扩散半径和扩散深度均得到保证;煤体裂隙基本被浆液充满,注浆效果较好;两帮累计移近量最大约294 mm,顶底板累计移近量最大539 mm,均小于注浆前,注浆对巷道变形起到了很好的控制作用。

受动压影响巷道注浆加固技术研究

为了解决大采高工作面留巷难的问题,采用现场巷道变形及钻孔电视观测,对巷道变形规律及煤壁破坏区域进行研究,提出分层次注浆方法,确定了合理注浆时机。工业性试验结果表明：巷道煤壁受采动影响由外向里依次形成了完全渗流区（0-3 m）、定向渗流区（3.0-6.4 m）、渗流屏蔽区（6.4-8.1 m）和原岩渗流区（8.1 m以内）;采用层次注浆法能够有效解决漏浆问题,提高钻孔注浆量;浅孔注浆时机选择在工作面前方24-58 m的初始变形阶段,深孔注浆选择在工作面前方7 m到工作面后方18 m的变形速度减缓阶段。现场工业性试验表明,注浆加固段的两帮移近量最大为448 mm,未注浆段最大为811 mm,巷帮注浆加固效果明显,为留巷提供有利条件。

煤岩注浆加固技术与高性能无机注浆材料研发

基于煤矿井下不同现场注浆加固工程对注浆材料性能的需要,研发了新型无机双液及单液注浆材料。前者具有突出的快凝、早强特性,2种组分混合后5～15 min固化,1～8 h强度可达8～15 MPa。该材料主要应用于叠加应力、构造区、动压等复杂条件下具有较强时效性要求的大变形巷道浅孔注浆加固工程;后者具有突出的高渗透、高强特性,其细度达2 000目(6.5μm),在(0.6～0.8)∶1水灰比下,最终强度可达50～70 MPa。该材料主要应用于采煤工作面防片帮深孔注浆加固工程。

大采高工作面末采防片帮注浆加固技术

在理论分析工作面煤壁破碎机理的基础上,运用课题组研制的水灰比可调控的高性能无机注浆材料结合层次分区注浆加固技术在末采阶段进行注浆加固。浅部注浆形成有效的止浆层,显著地提高了深部注浆效果。工作面的破碎煤体得到有效的充填和固结,煤体整体性得到显著的提高。

破碎围岩巷道注浆加固技术

针对破碎围岩的分区特征提出了分层次、分区域的层次注浆法,改进了无机注浆材料的注浆工艺,使用了2种无机注浆材料,一种是以超细水泥基为主的单液注浆材料,它主要解决巷道深层次注浆问题;另一种是快凝封孔材料,将以超细水泥基为主的材料分为A料、B料2种,两者混合能够快速凝固,可以用来注浆封孔,巷道注浆加固后,其在回采其间具有较好的抗破坏性。

过奥灰水断层的大断面巷道施工技术研究

为了解决济阳煤矿轨道石门过奥灰水断层时大断面巷道施工难题,根据工程类比,在确定初步支护方案的基础上,采用数值模拟方法对承压水威胁下大断面巷道的围岩稳定性进行了研究,优化了施工工艺和支护结构。结果表明:多层次的注浆加固增强了破碎围岩的整体性,减弱了开挖引起的围岩扰动;采用优化的支护方案后巷道顶板下沉量最大值为84 mm,且底板无突水威胁;结果证实以超前探测为先,以超前注浆和锚网梁为基础的喷棚注锚联合支护体系,能有效控制过奥灰水断层大断面巷道的围岩变形,充分发挥了围岩-支护共同作用,确保在过导水断层时大断面巷道施工安全。

近断层巷道非对称变形分析与控制对策

为了研究近断层巷道的变形特征及其稳定性,解决宁煤梅花井煤矿232204工作面运输巷因断层影响出现片帮、冒顶、锚索破断等问题,采用数值模拟及现场窥视等方式,研究了受断层影响下巷道变形特征,并提出了针对性的控制对策。结果表明:巷道掘进导致原岩应力场破坏,致使断层活化,进而促使断层上下盘产生错动,使得近断层侧围岩塑性区扩展,使巷道产生非对称变形。通过差异化支护技术以及深浅孔层次注浆加固对策有效控制了围岩的非对称大变形,显著降低了巷道的返修率。

双液速凝注浆材料在破碎围岩加固中的应用

基于晋煤集团破碎围岩注浆施工现状,通过对现有的注浆材料分析研究,研制出1种加固破碎围岩的新型双液速凝注浆材料。并根据对破碎围岩分区特性和现阶段注浆工艺及参数研究,提出采用层次注浆法解决无机注浆材料跑浆、漏浆的难题,同时进行现场工业试验并与普通注浆材料注浆效果进行对比。结果表明：完全渗流区、定向渗流区为破碎围岩注浆的重点区域,渗流屏蔽区、原岩渗流区以浆液渗流为主;该注浆材料初凝时间为3~5 min,终凝时间为8~10min,2 h单轴抗压强度可达到16 MPa。现场试验发现,该材料能够有效的解决了破碎围岩加固问题,注浆效果优于普通注浆材料。

二次采动条件下巷道围岩支护技术研究

针对王坡煤矿3209运输巷受到二次采动影响,巷道塑性区大、围岩变形严重、原锚网索支护效果差等问题,采用理论分析、数值模拟从应力分布、塑性变形和位移变化等方面分析了原支护条件下围岩破坏机理,并提出了“浅孔+深孔”层次注浆加固支护技术。现场工业性试验结果表明,顶底板和两帮最大变形量分别为360 mm、246 mm,与原方案相比围岩变形量分别下降了52%、41%,支护效果显著。

近距离煤层下组煤回采巷道围岩破碎机理及加固技术研究

为解决近距离煤层下组煤回采巷道围岩破碎、支护体失效等问题,以沙坪煤矿为工程背景,采用数值模拟和理论分析相结合的研究方法,分析了近距离上组煤采空区下底板岩层的应力分布规律及下组煤回采巷道变形破坏特征;在此基础上,提出了以注浆加固为主,锚杆支护为辅的深浅孔层次全断面注浆与锚杆联合控制技术,并成功应用于工程实践。工程实践结果表明:所提出的深浅孔注浆与锚杆联合控制技术实现了近距离煤层下组煤回采巷道的全方位加固,试验区域内顶板累计变形量在50mm左右,两帮累计变形量在140mm左右,巷道围岩结构较为完整,无松动破坏,有效地解决了近距离煤层下组煤破碎围岩巷道支护难题。