大众煤业壁后注浆及治理底鼓综合加固

大众煤业壁后注浆及治理底鼓综合加固巷道技术研究与应用一、大众煤业概况大众煤矿原为林县县办煤矿，1974年建井，1978年投产，矿井原设计生产能力30万t/a,2009年2月经河南省煤炭工业管理局批准，核定生产能力为42万t/a。2004年改制为股份制企业，2005年加入鑫龙煤业公司,2007年5月成为永煤公司下属子公司的生产矿井。大众煤矿井田南北走向长8.11km，东西倾斜宽2.22km，井田面积16.0434km2。矿井开拓方式为立井多水平上、下山开拓，现开采水平为-250m水平；目前有一个生产采区，为11采区；两个准备采区，分别为12采区、13采区。矿井所采煤层为二叠系山西组二1煤层。矿井属于煤与瓦斯突出矿井，煤层厚度0.54m～8.37m，平均4.29m，煤层倾角8°～22°，主要地质构造有F101断层、铜冶背斜、铜冶向斜等。2007年8月，委托中国矿业大学对大众煤矿进行了煤尘爆炸性与自燃倾向等级鉴定，经鉴定现开采的二1煤层煤尘无爆炸性，煤炭自燃倾向性等级鉴定为三类，不易自燃。2008年3月，大众煤矿与河南理工大学合作编制了安阳大众煤矿矿井瓦斯地质图和瓦斯地质说明书。矿井正常涌水量280m3/h，最大涌水量320m3/h，水文地质类型为中等。截止2014年6月底矿井保有地质储量为11326.8万t，可采储量为3542.36万t。二、使用壁后注浆及治理底鼓综合加固巷道技术的背景巷道底鼓是软岩巷道围岩变形和破坏的一种主要方式。大量的实测资料表明,在底板不支护的软岩巷道中,巷道底鼓量可占到巷道顶、底板移近量的70%以上,巷道维护工作量中有50%是用于防治底鼓。因此,长期以来防治巷道底鼓一直是矿井巷道维护的重大难题之一。同时,底板的稳定性显著影响两帮及顶板的形和破坏。可见,控制底鼓是软岩巷道支护中的一项关键技术。底板注浆加固是一种有效的防治巷道底鼓的技术,它通过加固围岩,提高围岩自身强度的方法防治底鼓,适用于加固比较破碎的底板岩层。底板注浆必须当底板岩层承受的应力超过岩层本身强度而产生裂隙和裂缝时才能进行。当底板岩层破碎以后,进行底板注浆,浆液渗透到岩层裂隙之间,增加了破碎岩石之间的黏结力,在底板形成一个比加固之前强度高的整体结构,岩层的抗变形能力得以提高,从而在一定程度上阻止了下部岩层向上鼓起。对注浆加固法防治巷道底鼓的机理及其参数的选择做了进一步的研究,同时结合安阳大众煤矿的实际情况进行了数值模拟试验。12采区轨道下山原采用了u36型钢加喷射混凝土联合支护，巷道布置有电缆、风水管路等，该巷道是安阳大众煤业有限责任公司主要运输斜巷，由于受到采动影响，每3个月就有对巷道扩修一次。对巷道斜巷进行扩修，不但需要投入大量的人力、物力，而且还影响该采区的物料运输，同时，斜巷扩修难度较大，给安全生产带来威胁。为进一步加强巷道支护强度，决定采用注水泥浆充填巷道壁厚空隙，使顶板岩层胶结固定。注浆工作自上向下进行，总工程量约280m。三、施工壁厚注浆设计及施工方法12采区轨道下山自上向下进行施工，每组施工5个注浆孔，分别为1#、2#、3#、4#、5#孔。1#孔距底板1.2m-1.5m，垂直巷道左帮，2#孔施工在巷道左肩窝，垂直肩窝壁，3#孔施工在正顶，4#孔施工在巷道右肩窝，垂直肩窝壁，5#孔距底板1.2m-1.5m，垂直巷道右帮，排距2n-4m。施工注浆钻孔由巷修对负责使用锚杆机配合直径28mm钻头进行打眼，孔深1.8m，插入6分的注浆插管，其长度为0.8m。施工人员使用符合安全措施要求的工作台进行操作，确保安全。注浆工艺注浆工序主要有：注浆前的运料、拌料，封闭钻孔外壁及注浆系统检查；注浆过程中的操作注浆泵、浆液配制、堵漏；注浆结束后的管路与混合器清洗、泵站移动、注浆材料设备零件清点与交接等。注浆系统包括注浆泵、混合器、连接管路与阀门接头等。其中注浆管内浆体凝结快，长度为5m为宜，便于端头操作即可。其体细节如下：封闭钻孔外壁；拌料注浆；检测检查；结束注浆；注浆主要参数确定，注浆压力一般情况为2MPa。五、安全技术措施1）、每班施工前，由当班班长检查施工地点附近瓦斯，当瓦斯超过0.7%时，必须立即停止施工，待处理完后再施工。2）、参加注浆人员及相关人员必须认真学习安全技术措施，保质保量完成注浆任务。3）、施工过程中，要有专人负责看管顶部及顶板情况，如有异常立即停止作业。4）、注浆管必须安装牢固，开泵前注浆管前严禁站人，人员不得站在开裂的浆皮下。5）、停止注浆时要清洗泵及管路。6）、注浆完毕后关闭注浆进浆阀门。六、壁后注浆及治理底鼓综合加固巷道技术效果效益分析通过对大众矿区煤层顶板稳定性分类研究、采场支护参数测试，可以绘制煤层顶板关键层岩性的等值线图、绘制煤层顶板关键层稳定性预测的等值线图。提出煤层顶板关键层稳定性预测区域，适合的支护形式和支护参数。为新的采场支护设计、确定煤层巷道支护参数提供定量依据。通过支护技术提高，节约大量的支护材料和工程量。项目完成后将解决巷道压力大，返修率高，人力、物力和工程量较大的难题。通过实施井下巷道顶底板关键层分析，计算出巷道应力和反应力参数，通过注浆、改变巷道支护形式等手段，形成一套可供应用参考并具有较强可操作性的自主创新成果。解决巷道压力大，返修率高，人力、物力和工程量较大的难题。长期以来这个问题给煤矿生产和发展带来了很大困扰，对企业增加了成本。研究本技术对煤矿今后的发展有很好的促进作用。底板注浆加固是一种有效的防治巷道底鼓的技术,采用FLAC软件对注浆加固技术防治巷道底鼓的机理进行了研究,并与其他支护方式进行了比较,结果表明:使用底板注浆加固技