倾斜大采高工作面顶板注浆加固技术应用.pdf

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1、2015年第2期煤炭科技No．22015COALSCIENCE&TECHNOLOGYMAGAZINE文章编号：1008—3731(2015)02—0063—02高工作面顶板口固技术应用刘明(山西同煤集团北辛窑煤业有限公司，山西大同036000)摘要：针对某矿区205工作面薄基岩的特点，在充分调研分析顶板控制方法的基础上，采用顶板注浆加固技术．消除了回采时的突水溃砂危险，为厚风积沙薄基岩区综采顶板控制提供了技术保障。关键词：顶板控制；注浆加固；大采高；薄基岩；厚风积沙中图分类号：TD327．2文献标志码：B1工作面概况式中∑——累计采厚，m。某矿2O5工作面走向长

2、980m．倾斜长100m．煤(2)防沙煤岩柱高度(m)层厚度3．6～6．2m，倾角16。。两道外口煤厚3．6H沙=+日b2m．其余地段均在6m左右，地质储量约7O万吨。该式中H厂防沙煤岩柱保护层厚度，取2A。面上覆基岩较薄．局部厚度仅为11m左右，风积沙松散层厚度0～45m．其中切眼处松散层厚17～45∑m．工作面回采至该区域时将有突水溃砂的危险。(A=——，n为分层开采数，取l。)n2注浆方案工作面过薄基岩段采高按4m考虑．经计算防罄筐沙煤岩柱高度为16．40～20．80m。2．1工作面地质条件结合矿区综采经验．为确保开采安全．防沙煤岩根据该工作面地质资料．该

3、工作面煤层顶板为柱高度需达到25m．则需处理顶板风积沙层厚度平各种粒度的长石石英砂岩和砂质泥岩，厚1．75～均为16m。14．25m，平均5．16m，抗压强度低，顶板易冒落。2．3注浆材料基岩厚度11～33m．松散层厚度0～35m．岩性为根据注浆材料的选择原则．经反复研究论证．结泥质砂土。松散含水层初始厚度0～25m，基岩薄，合工程区岩层状况和顶板控制的需要．决定采用水松散层及松散含水层较厚，回采时存在溃水溃沙危泥浆灌注，配以聚丙稀酰胺、三乙醇胺。险。2．4注浆工艺2．2注浆厚度2．4．1注浆孔布置该煤层上覆基岩为中硬岩石，根据《三下采煤规在205工作面上覆基岩

4、厚度小于16m的含水程》，计算冒落带和导水裂隙带高度。区域范围内施工注浆钻孔75个．孑L间距为6m×6(1)冒落带高度(m)m．面积6500m、广弋100M2．4．2钻孔尺寸n==——±2．2钻孔直径91mm，全孔取芯钻探工艺，干孔钻14．7M+19进观测水位或泥浆钻进提浆观测水位。进入基岩1煤炭科技2015年第2期m终孔，下人50IBm袖阀管。灌浆最大扩散半径大+Na2CO30．1％一0．3％+PHP(水解度30％)于8m．单孔有效影响半径4m．单孑L平均处理高度100～150ppm+CMC1％～2％。性能指标：漏斗粘16m。度18～20S，密度1．041．0

5、6g／cm．失水量142．4．3作业顺序16ml／30rain，PH=7．0—8．5。以切眼为中心向外逐次施工．施工过程中先施要求：(1)钻机设专职冲洗液管理员，小班有兼工含水区．间距12mxl2m．如含水则加密钻孔数职人员，分工负责配制、测试、调整冲洗液；量，再进行插芯子L施工(2)钻场配备粘度计、比重计、含沙量杯及pH2．4．4注浆管试纸等简易的冲洗液性能测试仪器．每6h测一次：采用50TIlIIl袖阀管，上部多级孑L径托盘止水(3)为确保冲洗液净化，循环槽长度不小于15封闭．连接部3m范围内反扣．确保注浆过程中浆m，沉淀池不少于2个，同时要勤清理；液不会从

6、封闭处溢到非注浆段(4)向冲洗液中添加处理剂时，应缓慢、均匀，2．4．5注浆设备严禁向冲洗液内任意添加清水和处理剂钻机：S200型、ZGD一100L、ZGD一30L。5实施效果分析泥浆泵：N250型。该项目钻孔75个．累计进尺1760m．注浆管注浆泵：SG250型。累计长度1780m．钻孔全部注浆，注浆体积l2．4．6注浆水泥量180m3，使用水泥、聚丙稀酰胺、三乙醇胺等注浆材料单根套管的浆液注入量q按下式计算：分别为353．55t、260．5kg、59kg。q=单孔水泥量=单孑L注浆水泥量+单孔封项目完成后．在注浆区域随机施工两个钻孑L进孔水泥量行取芯分析．结

7、果表明，注浆高度范围内水泥浆已渗：3．14R·L·』、『+1．5入松散层的孔隙、裂隙中．其颜色与沙土颜色差别明=5．0t显，呈灰白色。水泥浆与沙土已形成固结体，难以用式中R——浆液扩散半径，em，R=0．6—0．7Lo手直接掰碎．固结体硬度大于原松散层沙土的固结(为套管之间的中心距离，取6m)，得硬度。出扩散半径约为40cm：己——套管长度，m；6结语岩体孔隙率，％，取0．5％。顶板注浆加固技术的成功实施．使得该矿2052．4．7钻孔灌浆工作面顺利通过了薄基岩区，实现了安全回采．消除采用水泥、水混合灌浆材料，体积比为l：0．3～了回采时的突水溃砂危险．为厚风积沙

8、薄基岩区综0．4。如空隙