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基于地质构造进行的注浆实践

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基于地质构造进行的注浆实践

1现场的具体应用

该工作面走向长246m,倾斜长142m,平均倾角34.5°,平均煤厚4.93m,安装93组ZF4400-16/28型液压支架,该面于2012年5月1日开始生产,由下往上有4个断层和1处13m长的破碎带。1#断层落差0.5m、倾角42°,2#断层落差1.2m、倾角39°,3#断层落差0.4m、倾角32°,4#断层落差1.5m、倾角29°采取措施工作面煤层由底部向上3.2m处有一层夹矸,不连续,易碎,且煤质松软,极易发生片帮、抽漏,该工作面已采上段周期来压明显。为防止上述不利因素在开采期间造成片帮抽顶,给现场施工管理带来困难,经矿、队共同研究,决定对该工作面的1#、2#、3#、4#断层及5#破碎带进行打钻压注双液水泥浆,以加固煤体和结胶顶板,增加控顶时间,减少抽冒事故在断层上、下各6m范围内使用风煤钻施工,Φ42mm,套钎子打眼,由上向下,开孔位置为支架顶梁向下0.3~1.0m处,垂直煤壁,仰角25°~30°开孔,钻孔深度一般在5~8m。间距一般3.0m。打好一个孔注一个孔,断层处钻孔间距加密至2.0m。封孔器封孔长度不小于2.0m。按设计位置隔孔施工,每天一个半班共计施工8个钻孔,每个孔灌注21~50min,每个孔大约注入0.3~0.9m3浆液。施工顺序及安全措施进入该工作面的作业人员要敲帮问顶,处理浮危煤岩,确认安全后方准作业。打钻时必须在打钻地点上方3m处设好挡矸帘,硬帮侧使用单体打好捆牢,防止倾倒伤人。打钻时工作面运输机必须停机闭锁,传好信号,打钻结束后发出信号,方准正常开车。打钻期间使用防爆对讲机进行通讯,并且使用有线载波随时告知工作面所有作业人员,注料作业地点上方严禁有人作业,防止产生飞块,造成伤人事故。打钻时严禁使用铁丝代替U型销,钻机密封必须完好无损。打钻时必须按设计角度及方位施工钻孔,由技术人员做好记录,以备查阅。注料泵放在回风道,泵站地点前后20m必须支护完好无浮石杂物,排水畅通。有良好的高压冲洗条件。注浆操作人员作业前,要佩戴眼镜、胶皮手套,注浆设备与连接装置经过测试后才能开始注浆。注浆配制要设专人计量,按规定加料,搅拌好的浆液随时搅拌,防止沉淀堵泵,搅拌桶出料口必须强制过滤。注浆时泵工要注意观察压力表的变化情况,按照设计规定准确掌握,并随时听取指挥人员的口令开停泵。注浆过程中如跑浆,要及时用封堵材料封堵,大面积跑浆时可停一段时间再注,此时要注意临时冲枪。注浆人员注浆时,身体要避开孔口的正面,改管卸压时,要在侧面操作,防止连接件打脸和带压浆液喷溅伤及眼睛。注浆人员必须按操作规程认真使用注浆设备和材料,加强维修和保养工作。当堵孔、堵管时必须立即停泵,迅速清洗冲净注浆机、搅拌机、管路和注液枪。每班工作结束,要进行清洗。注料人员必须认真作好每个孔的注料记录,并向下一个班交接清楚,做到有帐可查。存在问题及解决办法大班为检修班,有时动采煤机滚筒,打岩石眼放炮,升降液压支架,生产班割煤,这些活动都造成注浆外漏,注不进去。另外,操作工人投料比例稍有不准确,就造成堵管糊泵。再者,注液枪系统的冲洗不及时,经常堵枪,然后就是堵管。周期来压或顶板来压期间,煤壁片帮严重,这种方法失效。可通过超前顶板深孔预裂爆破和局部锚帮来控制,取得过一定效果。应把准备工作放在早班;大班合理安排各工序的顺序关系,为注料创造条件;集中在大班灌注,减少误操作造成的影响;不再占用生产班时间;为注液枪加安快速冲洗装置,配备高压水。

2效益分析

技术效果在上一个工作面类似条件下,采用了扩帮上双网双梁过断层破碎带,3个原班推进1.6m。注化学加固材料,费用高,遗留发火隐患。而采用注浆工艺后,3个原班必保推进2.4m,增加一个循环,增产1050t。最重要的是加快推进速度,消除了发火隐患。经济效益(1)扩帮方案:每3天需要木梁70根,刹杆1.5m3,金属网16片;火药313kg。材料消耗共1.79万元,出煤2个循环1050×2=2100t。(2)注瑞米、玛丽散方案:每3天需要6t×2.3万元=12.18万元;出煤3个循环1050×3=3150t。(3)注浆方案:每3天需要水泥2.4t,水玻璃300kg,粉煤灰120kg。主要材料消耗0.3185万元,出煤3个循环1050×3=3150t。方案比较后,注浆方案明显优越。效果分析水泥浆混合物凝固时间大于24小时,该面原班进2个循环,推进1.6m,加固范围在煤壁前2~6m,新暴露煤体内的浆液凝固期都满足时间的需要。2#断层的拉伸带中夹矸有3层,在0.2~0.4m之间,破碎、块度大,难维护。通过注浆,割煤后该处暴露的顶面和立面整齐,成一体,不片帮,效果较好。加固后的煤层在割煤后,暴露的顶板平均在2个小时内不冒落,延长控顶时间1.5小时,为跟机推溜、拉架赢得了时间。

3结语

选择新型双浆液材料加固煤顶、煤帮是可行的,尤其是水泥双液浆更是材料易得、成本低廉、防火效果突出,如果能因地制宜运用好,值得推广。如果工作面的地质构造掌握得很清楚,还可以在两巷打钻和注浆,在开采前做完这项工作,为破碎煤体的结胶提供充分时间,从而极大地减少工作面回采期间抽漏顶事故的发生。

作者:牛棚单位:邯郸施工队