松散软煤综放面回采巷道化学注浆加固技术

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1、松散软煤综放面回采巷道化学注浆加固技术　　【摘要】针对松散软煤综放面回采巷道围岩比较破碎的现状，利用化学浆对巷道围岩进行注浆加固，改善了巷道围岩的力学性质，为巷道安全快速掘进提供了有利的条件，为矿井高产高效提供了一项实用技术。【关键词】松散软煤综放巷道；围岩加固；化学注浆1煤岩体化学注浆加固技术的发展现状以及固化机理1.1煤岩体超前化学注浆固化机理（1）超前注浆在煤岩体开挖之前所进行预注浆，称为超前注浆。该技术是利用预注的浆液充填和固结煤岩体的裂隙面，从而达到提高围岩体的强度的目的，能充分发挥煤体本身的承载

2、能力，来保证巷道围岩的稳定性[1]。煤岩体超前化学注浆加固技术是一种经济高效的巷道围岩稳定技术。（2）充填压密以及转变围岩破坏机理5通过超前注浆，浆液在一定泵压的作用下，除了将一部分较大的裂隙充满，还可将充填不到的小裂隙以及封闭裂隙压缩，甚至闭合，从而提高围岩的强度以及弹性模量[2-3]。据相关试验，若能减少围岩的孔隙率，可大幅提高强度。超前注浆固化技术就可起到提高围岩强度的作用，也可转变围岩体破坏机理。（3）浆液固结体骨架作用浆液在一定泵压作用下，被挤压后渗透到围岩体中，在纵横交错的裂隙中固结，形成呈网络

3、骨架的结构。形成骨架的高分子材料抗压强度不一定高于围岩，但其固结体具备良好的粘结性以及韧性。2顶板超前化学注浆加固技术研究及实践2.1化学注浆加固材料在6205综放面巷道顶板加固过程中，超前注浆加固使用了常用的化学浆体-矿用波雷因化学浆。2.1.1波雷因化学浆的技术性能作为一种高分子聚合物，波雷因化学材料具备较好的渗透性，能够与煤岩体产生较高的粘合力，在注浆压力的作用下，可使材料渗透到微裂隙之中，充分混合后反应并膨胀凝固，形成致密结构的网络骨架，对工作面煤壁以及顶板起到高效的固结作用，其广泛应用于煤矿煤岩体

4、加固工程。波雷因化学浆的优点有：（1）粘度低、渗透性好；（2）具有优异的粘结强度；（3）材料的凝胶体具有较好的延展性，从而能很好的适应岩层的较大变形；（4）材料反应后生成的凝胶体具有较强的机械强度；（5）材料能遇水发生膨胀反应，从而其还具有注浆堵水的效用。波雷因化学浆的技术参数见表1。52.1.2波雷因注浆加固材料的作用机理矿用波雷因注浆加固材料由体积相等的A、B两种化学材料组成，当被专用的压注设备以一定的压力将波雷因A、B两种化学材料等体积压注到破碎煤岩体之后，充分混合后的两材料会发生复杂的化学反应，生成

5、具有一定粘结性的有机弹性体，从而改善了松散破碎煤岩体的力学性能。2.2化学注浆加固设备采用风动锚杆钻机或煤电钻打眼，同时配备相应长度的钻杆以及相应的Φ42mm钻头。注浆和封孔均采用气动高压双液化学注浆泵（QB-12型），与注浆加固设备配套的进风管路为Φ25mm的高压风管20m，出浆管路规格为Φ10mm，长度2m、5m、10m各若干根，总计40m长。采用的QB-12型气动高压注浆泵主要性能参数如表2所示。2.3化学注浆加固动力系统及其性能参数根据煤体的承受能力和最小抵抗面及工作面煤体围岩条件，供风风量不低于3

6、m3/min，供风压力不低于0.5MPa。2.4顶板超前化学注浆加固方法2.4.1注浆孔布置根据煤岩体的具体特点和加固施工工艺，采用预先超前加固7m再向前推进4m，预留3m保护帽的注浆施工方案。巷道两帮根据掘进后的围岩情况决定是否需要注浆加固。巷道前方顶部采用单排注浆孔，每个孔孔深6m，注浆管长53～5m，封孔段长1.5～2m（直径42mm）。每个注浆循环掘进工作面煤壁布置4～6根注浆管。从工作面断面的上部开孔，孔间距为0.7～1m。对注浆管密度、深度和角度随时进行调整，钻孔布置示意图如图1所示。2.4.2

7、注浆压力根据断层带煤体的承受能力和最小抵抗面及工作面围岩条件，当工作面供风风量不低于3m3/min，供风压力不低于0.5MPa时，注浆终压应为10～15MPa，扩散半径为1.1m左右。2.4.3注浆量预计（1）单孔注浆量按下列公式计算：Q单=AЛR2HnBM/1.4式中：A—浆液的损耗系数，取1.05；R—浆液有效扩散半径，取1.1m；H—注浆段长度，取5m；n—孔隙率，取0.6%；B—浆液充填系数，取0.8；1.3—平均重复注浆系数；M—浆液密度，1200Kg/m3。则：Q单=1.05×3.14×1.12

8、×5×0.006×0.8×1200/1.3≈88Kg（2）每个注浆循环注浆量Q循环Q循环=Q单×N=88Kg/孔×5孔=440KgWmin=W×15=352Kg×15=5280Kg每循环向前掘进4m，则平均每米进尺需要注浆量约1105Kg。2.4.4施工工艺施工工艺：标孔→钻孔→检查钻孔质量→安装注浆管及封孔部件→封孔→准备浆液→开泵注浆→凝固→检查注浆质量→验收。注浆工艺流程示意图如下图2所示：3结论通过对该矿