单体面断层破碎带顶板注浆加固技术.pptx

1 前前 言言 平平煤煤集集团团四四矿矿主主采采煤煤层层为为己己15和和己己16-17两两层层煤煤层层。己己15煤煤层层厚厚度度平平均均2 m，直直接接顶顶厚厚5 m左左右右，岩岩层层的的层层理理节节理理较较为为发发育育，暴暴露露风风化化后后性性脆脆易易破破碎碎，其其上上的的老老顶顶厚厚7 m左左右右，有有明明显显的的周周期期来来压压现现象象。己己16-17煤煤层层距距己己15煤煤层层18 m，煤煤层层平平均均厚厚度度4.8 m，松松软软易易片片帮帮，平平均均抗抗压压强强度度仅仅5.9 MPa，且且煤煤层层赋赋存存较较不不稳稳定定，倾倾角角和和厚厚度度起起伏伏变变化化较较大大。其其上上为为厚厚16.5 m的的砂砂质质页页岩岩，平平均均抗抗压压强强度度16.7 MPa，岩岩层层的的层层理理节节理理裂裂隙隙发发育育，属属松松软软破破碎碎顶顶板板。己己组组煤煤层层范范围围内地质构造主要为断层，对生产的影响较大。内地质构造主要为断层，对生产的影响较大。1 前前 言言 在在破破碎碎顶顶板板条条件件下下开开采采，冒冒顶顶是是工工作作面面最最主主要要事事故故之之一一，发发生生较较多多的的是是局局部部冒冒顶顶，约约占占70%。据据平平四四矿矿三三个个采采煤煤队队的的跟跟踪踪统统计计，因因冒冒顶顶而而引引起起的的工工作作面面的的停停产产时时间间占占工工作作面面停停采采总总时时间间的的比比例例最最高高达达60.1%，平平均均为为41.2%。发发生生冒冒顶顶较较多多的的在在端端面面和和端端头头，而而50%左左右右的的冒冒顶顶又又都都发发生生在在断断层层等等地地质质破破碎碎带带。因因此此预预防防工工作作面面冒冒顶顶重重点点应应放放在在端端面面和和端端头头部位以及工作面遇到断层等地质构造带时。部位以及工作面遇到断层等地质构造带时。1 前前 言言 目前控制冒顶的措施主要有提高支柱初撑力、目前控制冒顶的措施主要有提高支柱初撑力、缩小梁端距、减少空顶面积、及时支护，这些方法缩小梁端距、减少空顶面积、及时支护，这些方法对预防工作面端面冒顶会起到一定的作用，但对于对预防工作面端面冒顶会起到一定的作用，但对于防治断层破碎带顶板的冒落则效果不明显。本文提防治断层破碎带顶板的冒落则效果不明显。本文提出采用顶板注浆加固技术，提高煤岩体的自身承载出采用顶板注浆加固技术，提高煤岩体的自身承载能力，预防断层破碎带顶板的冒落。能力，预防断层破碎带顶板的冒落。2 注浆加固材料性能分析注浆加固材料性能分析 对加固材料的性能应有以下基本要求：对加固材料的性能应有以下基本要求：（1）具具有有较较高高的的早早期期和和中中期期强强度度(7d之之内内)，后后期期强强度度稳稳定定。以以适适应应在在工工作作面面推推进进较较快快的的情情况况下下，有有较较高高的顶板固结体强度，较快地达到控制顶板的目的。的顶板固结体强度，较快地达到控制顶板的目的。（2）初初凝凝时时间间可可调调，浆浆液液浓浓度度和和结结石石体体强强度度可可控控，结结石率高，结石体不收缩。石率高，结石体不收缩。（3）满满足足注注浆浆工工艺艺要要求求，可可注注性性（渗渗透透性性）好好，使使浆浆液能渗透到较小的裂缝中。液能渗透到较小的裂缝中。（4）成成本本低低，来来源源广广，无无毒毒、无无害害，符符合合环环保保要要求求，有较好的投入产出效益。有较好的投入产出效益。2 2 注浆加固材料性能分析注浆加固材料性能分析 序号序号水灰比水灰比（重量比）（重量比）（W/C）凝结时间凝结时间/min抗压强度抗压强度/MPa胶凝胶凝 初凝初凝终凝终凝1 h2 h4 h24 h3 d7 d12345 61.9 12.05 12.25 12.5 12.7 1 3.0 15810121719 202729415866 751.042.054.283.753.022.421.94 1.536.395.594.614.143.46 2.744.678.247.325.595.154.31 3.393 3 注浆加固工艺及参数注浆加固工艺及参数 3.1 注浆加固设备注浆加固设备 动力系统动力系统 YZB63.2.32液压压注泵液压压注泵制浆系统制浆系统 防爆电动搅拌机防爆电动搅拌机液压输送系统液压输送系统 输浆管输浆管 混合器混合器 封孔器封孔器 截止阀截止阀输助设备输助设备 钻机钻机3 3 注浆加固工艺及参数注浆加固工艺及参数 3.2 注浆加固工艺注浆加固工艺 3 3 注浆加固工艺及参数注浆加固工艺及参数 3.2 注浆加固工艺注浆加固工艺注浆工艺设备配置注浆工艺设备配置1-主配料搅拌容器；主配料搅拌容器；2-吸浆管；吸浆管；3-双液压注泵；双液压注泵；4-排浆管；排浆管；5-浆液混合器；浆液混合器；6-截止截止阀；阀；7-注浆导管；注浆导管；8-封孔浆体；封孔浆体；9-煤岩体；煤岩体；10-注浆孔注浆孔 3 3 注浆加固工艺及参数注浆加固工艺及参数 3.3 注浆加固参数注浆加固参数 包括：注浆孔的几何参数包括：注浆孔的几何参数 渗透半径渗透半径 封孔长度封孔长度 注浆压力注浆压力 注浆量注浆量 注浆孔的几何参数注浆孔的几何参数 包括孔长、孔口位置、方位，确定的原则为在保证易包括孔长、孔口位置、方位，确定的原则为在保证易于钻孔和达到良好注固效果的情况下孔长尽可能地短。于钻孔和达到良好注固效果的情况下孔长尽可能地短。3 3 注浆加固工艺及参数注浆加固工艺及参数注浆孔几何参数注浆孔几何参数 3 3 注浆加固工艺及参数注浆加固工艺及参数4 4 注浆加固现场实例注浆加固现场实例 平平四四矿矿己己16-17-21160工工作作面面在在开开采采过过程程中中遇遇到到一一条条斜斜交交于于工工作作面面下下部部的的逆逆断断层层F0，断断层层落落差差1.6 m，断断层层面面倾倾角角63。工工作作面面揭揭露露断断层层后后，由由于于断断层层交交面面处处的的煤煤岩岩破破碎碎，片片帮帮、冒冒顶顶严严重重。工工作作面面日日推推进进度度平平均均0.5 m，几几乎乎每每天天都都在在处处理理断断层层处处的的冒冒顶顶问问题题。冒冒顶顶高高度度在在1.52.5 m，片片帮帮深深度度最最深深达达1.5 m，严严重重影影响响了了工工作作面面的的正正常常生生产产，因因此此在在生产过程中采取注浆加固的方法固结破碎顶板。生产过程中采取注浆加固的方法固结破碎顶板。4 4 注浆加固现场实例注浆加固现场实例工作面过断层冒顶片帮示意图工作面过断层冒顶片帮示意图A-易冒顶区；易冒顶区；B-煤层易片帮区煤层易片帮区 4 4 注浆加固现场实例注浆加固现场实例l 根据前面对注浆加固参数的分析，确定孔口位根据前面对注浆加固参数的分析，确定孔口位置在工作面揭露处置在工作面揭露处3.0 m，距顶板，距顶板1.0 m，钻孔斜，钻孔斜向断层交面线，仰角向断层交面线，仰角30，孔深，孔深5 m。封孔长度。封孔长度2.0 m，浆液配比，浆液配比2.25 1，注浆反压，注浆反压2.2 MPa。计算渗。计算渗透半径透半径2.83 m，实测，实测3.1 m，故选择孔间距，故选择孔间距3.0 m。每孔计算注浆量。每孔计算注浆量492 kg，实际，实际610 kg。在注浆。在注浆过程中有少许浆液沿断层面漏出。过程中有少许浆液沿断层面漏出。5 5 注浆加固效果分析注浆加固效果分析 l(1)改改善善工工作作环环境境，基基本本杜杜绝绝冒冒顶顶事事故故，增增加加采采煤煤工作面的安全可靠性。工作面的安全可靠性。l(2)工作面顶板平整，工程质量得到改善。工作面顶板平整，工程质量得到改善。l(3)改改善善生生产产秩秩序序，便便于于推推行行正正规规循循环环作作业业，提提高高工人生产的积极性。工人生产的积极性。l (4)该技术不仅适应单体面，而且能在条件类似该技术不仅适应单体面，而且能在条件类似的综采和综放面广泛应用。的综采和综放面广泛应用。