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煤層注漿在頂板揭煤防突施工中的應(yīng)用

文檔作者：關(guān)占明文檔來源： 1．平煤建工集團(tuán)建井一處 2．河南理工大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月31日
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2011年第2期 能源技術(shù)與管理 51
doi：10．3969／j．issn．1672-9943．2011．02．020
煤層凌漿在頂飯竭媒防突狍工甲的應(yīng)用
關(guān)占明
(1．平煤建工集團(tuán)建井一處，河南平頂山467013；2．河南理工大學(xué)安全工程學(xué)院，河南焦作454003)
[摘要] 通過對(duì)釋放過瓦斯的煤體進(jìn)行管棚注漿加固，固結(jié)了松散煤體，增加了煤層自身承
載能力，實(shí)現(xiàn)了煤層超前支護(hù)，有效防止了在頂板揭過煤期間的煤層冒頂抽頂事
故，可有效避免因冒頇誘發(fā)突出事故，提高了揭煤安全性。
[關(guān)鍵詞] 揭煤；管棚；注漿；加固；瓦斯；排放
[中圖分類號(hào)]TD713[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1672_9943(2011)02 051 2
0 引 言
煤層在巷道頂板，在揭煤之前為了防止煤與
瓦斯突出，需要對(duì)煤層采取打瓦斯排放孔進(jìn)行釋
放瓦斯消突，此時(shí)煤層整體性受到破壞，已十分松
軟破碎，在揭煤及過煤施工中極易發(fā)生冒頂事故，
有時(shí)甚至誘發(fā)煤與瓦斯突出事故，造成人員傷亡。
在揭煤之前瓦斯釋放煤層消突措施執(zhí)行完畢，經(jīng)
檢驗(yàn)措施有效之后，對(duì)煤層進(jìn)行注漿加固，可有效
防止揭煤及穿煤過程中頂板冒落及突出事故發(fā)
生。
1 工程概況
平煤集團(tuán)十一礦主斜井施工坡度一17。，半圓
拱形斷面，凈寬5 200 mm，凈高4 000 mm，設(shè)計(jì)工
程量約2 600 m。主要用途擔(dān)負(fù)己24采區(qū)提煤及
人員運(yùn)送。當(dāng)斜井穿過煤層采用U36型鋼支架，
支架間距500mm。
該礦主斜井采用普通鉆爆法，對(duì)頭施工。上山
施工于50 m處從頂板揭露二 煤層，該煤層傾角
一6o，厚度8．6 m，粉末狀，底板為砂質(zhì)泥巖及細(xì)粒
砂巖，瓦斯含量大，具有突出危險(xiǎn)。在距煤層底板
發(fā)現(xiàn)距離5 m位置開始采取防突措施，排放瓦斯
進(jìn)行消突，揭煤排放孔共施工124個(gè)， 95 mm。
效果檢驗(yàn)符合揭煤要求。
2 揭煤方案
為防止在揭煤期間造成冒頂，誘發(fā)煤與瓦斯
突出，在巷道施工到揭煤位置時(shí)必須先對(duì)煤層進(jìn)
行加固或進(jìn)行超前支護(hù)。由于該煤層本身成粉末
狀，干燥，再加上施工過大量的瓦斯排放鉆孔，煤
層更加破碎、松軟，更易發(fā)生冒頂，甚至導(dǎo)致向前
抽頂，超過未進(jìn)行瓦斯釋放的區(qū)域從而誘發(fā)突出。
超前支護(hù)不能全部封堵煤層，易造成漏煤、抽頂；
為防止揭煤發(fā)生冒頂、抽頂，必須對(duì)煤層進(jìn)行固結(jié)
加固，增加煤層本身的承載力和整體性。經(jīng)研究決
定采用注漿加固方案，預(yù)先對(duì)煤層進(jìn)行注漿加固，
注漿孔內(nèi)插入鋼管作為超前管棚，然后再進(jìn)行揭
煤施工，煤層注漿位置如圖1所示。
圖1 煤層注漿位置
3 煤層注漿加固
3．1 注漿方案
根據(jù)煤層賦存情況，決定對(duì)揭煤工作面前方
及正頂，已進(jìn)行過瓦斯排放，效果檢驗(yàn)符合揭煤要
求的煤層區(qū)域進(jìn)行全煤層加固注漿，既作為超前
支護(hù)又對(duì)煤層本身進(jìn)行固結(jié)加固，防止揭過煤期
間發(fā)生冒頂、抽頂事故。
3．2 注漿孔布置
由于前期已施工過大量的瓦斯排放孔，為減
少注漿鉆孑L施工工程量，不再另外施工注漿孑L，利
用已施工的瓦斯排放孑L作為注漿孔?？紤]利用注
漿管當(dāng)做管棚超前支護(hù)，注漿孔按漿液擴(kuò)散半徑
1 m選擇瓦斯排放孑L，對(duì)揭煤工作面前方的已經(jīng)
關(guān)占明煤層注漿在頂板揭煤防突施工中的應(yīng)用 2011年第2期
措施效果檢驗(yàn)的煤層釋放區(qū)域內(nèi)注漿。
選擇，優(yōu)先選取巷道掘進(jìn)頂板至頂板以
圍內(nèi)的瓦斯排放孔，其它注漿孔以此排
據(jù)漿液擴(kuò)散半徑1 m進(jìn)行選擇，煤層注
如圖2所示。對(duì)選作注漿孔使用的瓦斯
E漿前將孔內(nèi)煤粉盡量用壓風(fēng)排凈，以利
漿管和注漿。巷道施工范圍內(nèi)未選中的
入2寸鋼管，注漿固結(jié)后作為管棚使用，
選中的瓦斯排放孔進(jìn)行堵塞，堵塞長度
【m段用水泥袋塞實(shí)，0 0．7 m段用噴漿
堵，噴漿混凝土強(qiáng)度C20，注漿孔用水泥
， 固管長度1 m。
煤門穿煤施工中，由于工作面迎頭為煤
較低，為防止注漿期間迎頭煤體發(fā)生片
固管后注漿前，將迎頭進(jìn)行噴漿封閉、加
100 mm，噴漿強(qiáng)度C20。
圖2 煤層注漿孔布置剖面圖
E材料與注漿參數(shù)
注漿主要是解決煤層松軟，煤層自身承
問題，防止揭煤后發(fā)生煤層冒頂或抽頂
， 因此注漿材料不要求有太高的強(qiáng)度，注
；用水泥粉煤灰漿，將水泥與粉煤灰按
比)的比例摻勻，水與固體材料按1：
：匕)的比例拌制漿液。
快漿液凝固速度，減少漿液在煤層中凝
E注漿期間加入少量水玻璃。
設(shè)備選用2TGZ一60／210型雙液調(diào)速高
。
布置：在工作面搭設(shè)一高度為1．0 m的
殳置1臺(tái)注漿泵及操作開關(guān)。另需存放3
的鐵桶，二個(gè)存放漿液，一個(gè)存放清水。
注漿為加固充填注漿，經(jīng)過瓦斯排放孑L
施工后煤體內(nèi)有大量空隙存在，漿液擴(kuò)散較容易，
但考慮注漿期間巷道頂板巖層抗壓能力及注漿管
固結(jié)強(qiáng)度，注漿壓力不宜過大，此次注漿擴(kuò)散半徑
按1 m控制，注漿壓力為1～2 MPa。
3．4 注漿管制作
注漿管加工前先量好注漿孔的深度，巷道掘
進(jìn)頂板以上1 m范圍以外的注漿孔，注漿管長度
不低于2 m長，巷道掘進(jìn)頂板至頂板以上1 m范
圍以內(nèi)的注漿孔，注漿管長度不低于10 m。
4 注漿效果
該工作面共選擇15個(gè)瓦斯排放孔作為注漿
孔，共注入水泥4．6 t，粉煤灰9．2 t，注漿結(jié)束，凝固
24 h后進(jìn)行揭煤爆破作業(yè)，揭煤后煤層暴露面積
達(dá)到4．6 m ，進(jìn)入巷道最大高度0．5 m，頂板完好，
未發(fā)生冒頂及抽頂事故。在隨后穿煤施工過程中
注漿段未發(fā)生冒頂及抽頂事故，施工過程中發(fā)現(xiàn)
煤層與注漿材料膠結(jié)較好，煤層整體性較好，固結(jié)
后的煤體強(qiáng)度達(dá)到一般泥巖抗壓強(qiáng)度。
5 安全注意事項(xiàng)
(1)注漿必須在防突措施執(zhí)行后經(jīng)效果檢驗(yàn)
合格后方可進(jìn)行；
(2)注漿范圍只能對(duì)已采取消突措施的煤體
進(jìn)行加固，未進(jìn)行排放消突或防突措施效果檢驗(yàn)
不合格的煤體嚴(yán)禁注漿加固，防止影響該煤體瓦
斯釋放，達(dá)不到消突要求；
(3)注漿前先對(duì)巷道進(jìn)行噴漿加固、封閉，巷
道支護(hù)必須到迎頭；
(4)注漿期間必須有專人負(fù)責(zé)觀察巷道幫頂
情況，發(fā)現(xiàn)幫頂有開裂、鼓起現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)停止注
漿。尤其是頂板和迎頭，防止由注漿引起頂板及迎
頭冒落；
(5)注漿期間發(fā)現(xiàn)巷道內(nèi)漏漿，應(yīng)增加玻璃
水濃度及用量，先封堵漏漿部位，然后再進(jìn)行注漿
加固。
[作者簡介]
關(guān)占明(1975一)，男，工程師，全國注冊(cè)一級(jí)建造師，
1998年畢業(yè)于焦作礦業(yè)學(xué)院水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，
現(xiàn)工作于平煤建工集團(tuán)建井一處，主要從事礦建工程施工
技術(shù)及管理工作。 [收稿日期：2010—10"15]

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