工作面顶底板泥化机理分析与防治技术研究.pdf

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1、煤矿现代化2014年第1期总第118期工作面顶底板泥化机理分析与防治技术研究李林，李付臣，李华(充I．I煤业股份有限公司鲍店煤矿，山东邹城273513)摘要根据对鲍店煤矿6212工作面巷道掘进期间的现场调研，通过底板泥岩的矿物组成和相对定量分析实验，确定泥岩中有大量的蒙脱石和伊利石等亲水性物质，与工作面的水源结合，使得底板泥岩泥化崩解，造成了工作环境的恶化，对设备和生产造成严重影响。对泥化严重区域，以综合技术措施防治底板泥化。利用潜水泵和泥浆泵强排、疏干巷道积水，选择人工织物铺设路基，利用加筋作用改变泥岩受力状态，有效防止了掘进期间的底板泥化

2、；利用工作面喷雾降尘用水量参数的合理优化，使得采煤工作面的环境大有改观，从一定程度上减小了工作面工人的劳动强度，提高了采煤机开机率，保证了工作面的正常生产。关键词泥岩膨胀性；泥化机理；泥化防治；参数优化中图分类号：TD313文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)01—0090—03随着煤矿开采规模与技术水平的不断提高，巷道系统：DS(发散狭缝)：1。；RS(接收狭缝)：1。；SS在掘进过程中遇到煤层赋存状况日趋复杂，其中工作(防散射狭缝)：0．15ram，RSM(单色器狭缝)：0．6。；X面泥岩顶、底板极为常见，并且往往含有大

3、量的亲水性射线管电压：35kV；X射线管电流：30mA；扫捕方式：矿物，如蒙脱石、伊利石等，这些矿物成分均具有较强连续扫描；定性分析：扫描速度：4。／rain，采样间隔：的吸水膨胀陛，遇水后会发生明显的泥化崩解现象{。0．02。；相对定量分析：扫描方式：连续扫描，扫描速本文在前人研究的基础上，以薄煤层工作面泥岩度：2。／rain，采样间隔：0．02。。顶、底板为1二程背景，采用D／Max一3B型x射线衍射表16212工作面煤层顶底板情况仪对_【作面顶底板泥岩试样的矿物组成及相对定量进行了试验测定，分析了工程背景条件下泥岩发生泥化的基础条件、关

4、键性因素及其对井下生产的影响程度，对T作面顶底板泥化机理做了一些探讨，提l叶』了相应的综合防治措施，以期为类似条件下的井下丁作面顶底板泥化防治技术提供必要的理论依据。1泥岩膨胀性的实验研究1．1工作面概况(2)粘土矿物定性与相对定量分析。粘定性与6212一I作而位于鲍店矿西部，是六采区首采T相对定量测试分析，按照原油部标准Y／T作而，其地面标高+43．39～+43．72m，平均+43．56m；5163—1995(沉积岩粘土矿物相对含x射线衍射分井下位于北距采区边界355m，南距六采区北部皮带析方法》进行制样，将样品超声悬浮滴定向片(每一样上山

5、40m，下方为尚未开采的6312综放T作面；1二作品滴一个定向片)，自然凉干后，一个直接测试，称为面标高为～210—一278m，平均一237m。r作面走向长自然片(N片)，一个用乙二醇蒸汽饱币u处珲(120X2，度1206m，倾斜长度174m，面积209844m：。本丁作面15h)后测试，称为乙二醇片(EG片)，第■个550℃煤层厚度0．59～1．5m，平均1．2m，属薄煤层；煤层倾加热5h后测试，称为加热片(H片)，全部测试完后，角3～l9。，平均7。，煤体硬度3．5左右，煤层结构按照原石油部标准方法进行粘土矿物的判定和相对简单，赋存稳定。

6、煤层顶底板情况如表1所示。定量(每一粘土矿物占该样品中全部粘土的百分比)1．2工作面顶底板泥岩膨胀性的实验研究的计算分析。在制样时，带人部分非粘土矿物，住罔中1．2．1矿物组成与相对定量分析也作了标注，另外，还由于这种方法测试范围较小，所(1)分析测试仪器与条件。测试使用日本理学以样品定向片中所标注的非粘士矿物tJ‘能不全面，仪(Rigaku)公司生产的D／Max一3B型x射线衍射仪。分供参考。结果分析：1号样品(底饭)中粘土矿物，有较析测试条件如下：多的高岭石、伊蒙混层、伊利石，有部分蒙皂石、绿泥测试条件：靶，K辐射，石墨弯晶单色器；狭缝石

7、，具体情况参见表2。·90·煤矿现代化2014年第l期总第118期仅含较多钙蒙脱石和伊蒙混层及伊利石，还可能有钠蒙脱石或钠板石，这些矿物成分分散度高，比表面积大，颗粒的电负性强，而且其矿物晶格具有很大的备注：I／S：伊利石／蒙皂石M：蒙皂石I：伊利石K：高岭石(：I活动性，作用后能形成发达的表面溶化剂层，表现出绿泥石很强的亲水性，从而能在很大程度上削弱颗粒间的(3)矿物组成定性分析。实验结果表明，l号样品物理化学联结，降低土体的干密度和抗剪强度。(底板)含有较多的石英、高岭石、伊／蒙混层，有部分2．2泥化机理分析伊利石、蒙皂石和少量的绿泥石、

8、长石等矿物。2号样软弱泥岩的泥化过程，实质上是泥岩物质中的品(顶板)含有较多的石英、高岭石，有部分伊／蒙混细分散颗粒(主要是粘粒)吸附井下水，使其结合水层、伊利石和