急倾斜煤层巷道冒落带注浆加固技术的研究与应用

急倾斜煤层巷道掘进过程中,经常受到高地应力和断层构造带的影响,易造成煤层顶板冒落,影响巷道的掘进和煤矿的安全生产。针对上述问题,以石洞沟煤矿31114运输巷为工程背景,采用KWJG-4无机双组分化学材料对冒落带破碎煤岩体进行注浆加固,将破碎围岩黏结为具有一定强度的密实体,从而有效加固冒顶区的破碎围岩,提高顶板的整体强度及完整性,改善工作面顶板的受力状况,实现掘进巷道安全、快速、高效过冒落带。对于煤矿生产过程中遇到类似巷道冒落破碎带问题,该方法具有一定的借鉴和指导意义。

钻杆内下套管防治软煤层钻孔塌孔技术

为了防止软煤层钻孔在瓦斯抽采过程中短时间内塌孔堵死,提高钻孔瓦斯抽放效率,对软煤层钻孔钻杆内下套管设备和工艺方法进行了分析和研究。通过对比分析常规下套管方式、原有钻杆内下套管方式和改进后钻杆内下套管方式的在软煤层试验,得出以下结论:采用钻杆内下套管设备下套管的长度远大于采用常规钻进方式下套管的长度;钻杆内下套管设备的钻头和钻杆设计对钻进和下套管长度影响较大,设计时钻头直径大小应适中,钻杆应尽量采取内平丝扣连接;采用钻杆内下套管方式的百米钻孔瓦斯抽放量要远大于普通钻进下套管钻孔的百米钻孔瓦斯抽放量。

贵阳地铁车站围护桩施工路面塌陷原因分析及处理措施

为了查明贵阳地区地铁施工过程中出现的围护桩塌孔、地面沉降开裂等典型工程地质问题的原因,结合场区基本地质条件,采用地质雷达、高密度电法等物探手段,并根据现场开挖揭示的地质进行分析,认为岩土界面上部的软塑状红黏土大量向孔桩内临空面蠕滑以及岩土界面下部的岩溶空腔发生垮塌是主要原因。通过针对岩土界面处软塑状红黏土层实施的高压旋喷桩加固工艺及对比结果,表明该工艺对软塑状红黏土地层加固具有良好的效果。

综采工作面过松软煤层施工技术实践

针对综采工作面穿过松软煤层,面临架前漏矸,局部支架行程小,回采推进缓慢等问题,现场提出了掏洞掘进架棚控制顶板,工作面注浆等方案,并成功地在3101工作面进行了实践,取得了良好的效果。

松软煤层顺层钻孔带压注浆封孔技术研究应用

松软煤层顺层钻孔瓦斯抽采普遍存在封孔深度不合理、封孔不严等问题,抽采效果差。针对以上存在的问题,文章从松软煤层钻孔稳定性及巷道围岩应力场分析出发,确定了松软煤层钻孔合理封孔深度;并通过增大钻孔内压力对孔壁施加主动支撑,封堵充填钻孔孔壁裂隙,提出适用于松软煤层顺层钻孔带压注浆封孔技术。通过保安煤矿现场应用显示,在60d的考察期内试验钻孔平均瓦斯浓度提高30%以上,显著提高松软煤层顺层钻孔封孔的密封性和抽采效果。

三软煤层巷道支护关键技术研究

分析了三软煤层巷道的围岩特征,指出这类巷道支护的关键技术,提出了现行存在的一些切实可行的联合支护方案。并结合林南仓矿的具体工程实例分析了其中一种U形钢+锚网的联合支护方案。通过数值模拟和现场监测表明,这种方案能有效地控制围岩变形,U形钢+锚网联合支护是一种切实可行的三软煤层巷道支护方式。

“三软”煤层工作面煤壁片帮防治试验研究

破碎煤岩加固技术是预防“三软”煤层片帮的有效手段。以“三软”煤层工作面安全开采为背景,通过理论分析,力学试验、三维FLAC计算,现场检测等多元方法,研究了工作面片帮机理、破碎煤岩加固室内力学实验与工作面煤壁加固数值模拟及工作面煤壁加固效果评价,确定了改性煤岩加固力学强度及围岩演化规律,并开展了现场注浆加固及注浆参数试验。综合研究表明:煤壁片帮与支承压力、基本顶运动、采高、煤岩裂隙、煤质等因素密切相关,且越靠近顶板的煤壁更容易片帮,进而得出煤壁的最大挠度ωx和最大转角φ_(max);30%的加固材料加固后的煤岩强度分别比原煤岩分别增加了6.4倍和6.6倍,脆性特征明显;注浆间距等距条件下,最佳注浆压力为10 MPa,注浆后,支承压力应力峰值距煤壁的距离缩短了40%,煤壁前方塑性区降低了33.33%;对注浆加固试验结果在片帮严重区域进行应用实施,将30%的加固材料通过10 MPa(气动注浆)压力下注入煤岩后,浆液在煤壁内形成“注浆材料-煤层”组合体,煤壁由松软、破碎变为整体平整状态,浆液最低扩散半径达到了4 m,煤壁平均片帮量保持在0.3 m以内,支架满足初撑力要求,煤壁变形量得到有效控制,稳定性显著增强。

高瓦斯松软煤层钻孔加固密封技术研究

为解决高瓦斯松软煤层瓦斯抽采钻孔孔口失稳这一重要难题,通过研究高瓦斯松软煤层中钻孔封孔段失稳机理及钻孔孔周裂隙场及位移情况,将传统技术及加固技术导致钻孔失稳的理论进行对比分析;得出了在封孔初期对封孔段实施固化能够增大周边煤体的主动支护作用的结论,基于分析结果提出了采用"大孔径"打孔护壁注浆+"小孔径"打孔的新型孔口加固密封技术;最后,在潞安集团古城煤矿S1303主运输大巷进行加固密封技术的现场验证,实验结果表明30d后单孔瓦斯浓度提升约30%,加固技术很好地解决了钻孔孔口失稳变形导致的瓦斯抽采管难以送入指定位置的问题。

松软煤层瓦斯抽采钻孔“同心环”加固密封技术研究与应用

松软煤层瓦斯抽采钻孔易失稳、密封难的问题直接影响着松软煤层瓦斯高效抽采,在松软煤层施工钻孔成孔退钻后孔内塌孔导致无法及时密封,除此之外孔口煤体破碎区也形成大量漏气通道致使密封失效,由此对矿井生产带来安全隐患且造成了时间和经济上的浪费。从理论分析钻孔密封段受力情况入手,在利用黏弹性力学模型求解孔口破碎区煤体受力的基础上,结合影响松软煤层孔口塌孔外界条件理论研究松软煤层钻孔孔口易塌孔原因并提出合理解决办法,据此提出“同心环”加固密封技术,并从物理模型、技术原理与流程等方面进行详细阐述,最后在山西某矿区N2106松软煤层工作面开展现场应用试验。结果表明:松软煤层孔口破碎区在时间效应下易进入快速变形阶段,由于其吸附性强、易膨胀性等特点加之打钻偏移后钻杆对孔口的剧烈扰动,最终致使孔口退钻后易变形坍塌;采用“同心环”加固密封的试验钻孔均未出现退钻后塌孔的问题,瓦斯浓度在前30天均保持在30%以上,抽采第30天时钻孔最大瓦斯纯流量达到0.053 m^(3)/min,与传统密封钻孔比较后发现“同心环”加固密封钻孔密封技术密封效果优于传统密封技术。

三软煤层大跨度切眼掘进及围岩控制技术

为解决三软煤层大跨度切眼掘进和支护难题,通过分析顶板岩层的结构特点、受力特征和稳定性等主要因素,建立了顶板岩层极限跨距的力学模型,得到了顶板极限跨距的计算公式。同时,在研究切眼顶板易垮落原因的基础上,提出了L型切眼掘进技术及围岩支护技术,并用数值模拟对比分析了一次成巷、二次导硐成巷和L型切眼等3种不同开挖方式下切眼围岩变形特征。结果表明L型切眼掘进技术能有效保证三软煤层中切眼掘进时顶板安全。现场试验表明,注浆+锚网索协同支护技术能够控制三软煤层大跨度切眼围岩变形。

马丽散超前顶板注浆加固技术在“三软”突出煤层中的应用

在三软突出煤层巷道沿底掘进过程中,采用新型注浆材料马丽散对巷道顶板进行超前加固,有效地防止了因顶煤冒落造成的瓦斯超限,保证了施工安全,加快了掘进速度。该注浆方法施工工艺简单、反应快速、效果明显,具有很好的推广价值。

大埋深三软煤层沿空掘巷小煤柱中空注浆锚索裸注加固技术

针对大埋深三软煤层沿空掘巷小煤柱支护难题,平煤股份六矿在丁_(5.6)-22240孤岛工作面沿空掘巷掘进中引进中空注浆锚索对小煤柱裸巷进行高压注浆加固,有效控制了巷道的收敛变形,取得了较为显著的支护效果,较正常支护增加材料投入210元/m,但避免了采面安装前重新翻修,可节约人工、材料、辅助费用3500元/m,经济效益显著。

突出煤层卸压增透后封孔技术研究与应用

为了解决突出煤层水力化卸压增透后,普遍存在瓦斯抽放钻孔塌孔严重、钻孔封堵难度系数大、抽采出的瓦斯浓度低、抽采衰减速度快、抽采钻孔经常出现一氧化碳等问题,传统的封孔工艺不能有效解决煤层中的裂隙对瓦斯抽采钻孔的影响,通过对高应力突出松软煤层封孔技术的研究,制定了八矿高应力松软煤层封孔工艺,提出了反压注浆封孔工艺方法。降低了瓦斯抽放钻孔漏气率、增强钻孔密封性、提高抽采浓度、消除钻孔自燃隐患,实现了瓦斯抽采最大化。

松软煤层上山巷道破坏特征与围岩控制方法

针对范各庄矿3281上山巷道松软煤层地质条件下变形严重问题,通过表面位移观测对其破坏特点进行分析,发现其底鼓剧烈,帮部变形大,且表现为明显的不对称变形,正帮变形大于副帮。同时利用钻孔窥视仪对帮部围岩破坏情况进行探测,探测结果显示帮部破坏严重,最大破坏范围可达3.6 m。为研究3281上山巷道破坏机理,基于弹性力学建立巷道模型,并分别对不同围岩条件下巷道破坏范围和变形量进行分析,数据表明,在该地质条件下,围岩为煤时,塑性区范围和变形量均较大,且提高支护强度,对煤的控制效果最明显。依据巷道破坏特点及理论分析结果,提出对上山巷道采用注浆锚索加固的补强支护方案。

松软煤层大断面盘区大巷注浆加固技术

注浆加固是改善围岩结构,提高围岩整体性,从而提高围岩承载能力的重要技术手段。针对长平矿3#煤层疏松破碎,节理、裂隙发育,盘区大巷围岩变形大的问题,分析了盘区大巷围岩变形原因,根据其围岩变形情况以及掘进时间进行分析,制定了相应的注浆加固方案,并进行了井下试验。通过钻孔取芯和钻孔窥视等措施检验,结果表明采用8 m和6 m的深浅孔注浆可以在巷帮煤体内形成完整连续的注浆加固区;注浆加固后煤帮内的裂隙全部充填粘结,提高了煤帮的整体强度。

抽采钻孔修复技术研究与应用

在地应力的作用下,随着抽采时间的增加,瓦斯抽采钻孔发生钻孔塌孔、堵孔的情况显著增加,导致钻孔抽采效率逐渐降低。大平煤矿在21141底板抽放巷采取了老孔修复技术,对修复钻孔的抽放浓度、流量等参数进行对比分析。观测表明,钻孔修复技术能够有效修复塌、堵钻孔,使瓦斯抽放量得到大幅提高。

综采放顶煤孤岛面软煤巷道注浆加固试验技术研究

11503综采放顶煤孤岛面顺槽,受到了临近面采动压力不同程度的作用,使采面两顺槽变形大、空间狭窄,造成人员通行、机电设备运输与检修等十分困难。在分析巷道变形的主、客观因素的基础上,提出了控制动压变形的技术思路,进而对巷道加固技术试验与研究。结果发现:巷道松动圈界限附近煤岩体的整体稳定性得到加固,具有抵抗或减缓采面超前矿山压力显现的作用,超前段维护条件均较以前有较大的改善,使综采辅助设备运输、行人运料等较为畅通易行,达到了预期变形量的控制指标。

厚煤层沿空巷道破碎围岩注浆加固技术研究与应用

为解决4220副巷掘进期间围岩变形量大的问题,采用理论分析层次注浆中深孔和浅孔注浆浆液扩散机理,采用数值模拟分析两循环注浆工艺施工效果,结合4220副巷围岩特征,设计注浆方案,注浆材料采用新型水泥复合材料,并在注浆方案实施后进行效果分析。结果表明:注浆实施后,破碎围岩有效胶结在一起,围岩变形得到有效控制。

松软煤层综采工作面煤壁片帮防治研究

为降低松软煤层开采期间煤壁片帮对采面生产的影响,在对煤壁片帮影响因素进行分析的基础上,提出采用以注马丽散强化煤体强度为核心,优化生产方式为辅助措施的煤壁片帮防治措施,并详细地对注浆钻孔布置、注浆参数进行了阐述。通过采取注浆措施,煤壁强度、完整性得以显著提升,煤壁对顶板的支撑作用增强,在一定程度上降低了顶板冒落概率。现场应用表明,采面采取片帮防治措施后,大面积片帮基本得到了控制,回采工作面进尺从0.6刀/d提升至3刀/d,基本实现了采面正常生产,取得了显著的安全、经济效益。

松软煤层顺槽掘进后多用途注浆加固技术

针对松软煤层顺槽掘进后大变形问题,分析了变形破坏原因和加固机理,制定了13112顺槽注浆和锚索补强方案,最后进行了效果考察。结果表明:松软煤层顺槽变形破坏的原因是煤质松软、高地应力、支护强度不足;加固机理是提高一次支护强度,注浆和锚索补强相互配合能够起到更好的加固效果;注浆加固后,显著提高了锚索锚固力,解决了瓦斯钻孔孔口塌孔问题,两帮变形量仅为原来的26%,加固效果显著。