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[摘要]煤矿的开采业不断发展,技术逐步提高,但是也受到各种因素的影响,如地质条件、自然环境、开采技术、人员素质等,会使煤矿的巷道底板与两帮岩体之间出现变形,巷道内部空间位移,而导致巷道底板向上突起,称之为巷道底鼓[1]。该现象会严重影响运输、通风及行人,是从事煤矿事业的人员需要重点关注的话题。本文结合某煤矿项目的实际情况简单阐述了巷道底鼓的原因、注浆的工艺流程及具体巷道修复工作,分析了注浆锚杆技术在巷道底鼓治理中的应用,为从事该行业的人员提供一定的参考与借鉴。
[关键字]注浆锚杆技术 巷道 底鼓 应用 研究
[中图分类号] TU74 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-4-268-2
0前言
随着我国经济的发展,社会不断进步,各个行业的发展离不开能源,煤矿资源的开发经历了较长的时间,相关技术也在不断提高,但是在开采的过程中也会由于各种原因,会出现巷道底鼓的情况,其作为软岩巷道底板突起,围岩形状变化及破坏的主要表现形式,其在某些底板没有进行支护措施的软岩煤矿巷道中,巷道底鼓在巷道底板及顶部位置移动总量中,占有较大比重。在治理该类问题上,需要投入大量的人力物力,耗费许多时间及精力。现代对该问题进行治理较为有效的方式则是底板注浆加固措施,通过对底板及顶部围岩进行加固,使围岩的稳定性、强度等达到一定的要求,从而减缓该类问题的发生。但是该措施也有一定的适用范围,如需要在巷道底板岩层较为破碎、底板岩层的荷载难受行大于岩层的强度而出现裂缝情况下,才能达到较为理想的效果,且施工时的技术要求较高,因此对其的研究是十分有必要的[2]。
1巷道概况及底鼓的原因分析
该煤矿项目主要采煤层巷道的的围岩较为松软,且强度较低,存在大量的裂缝,煤巷、半煤岩煤巷中出现不同程度的底鼓问题,即两侧的底角向内移动、挤压,导致底板突起,具体突起的高度已经超过1m。该煤矿的主采煤层的直接顶属于粉砂岩,厚度为1m左右。直接底为炭质泥岩,厚度为1.2m左右。老底主要由鲕状泥岩及少量的粉沙岩构成,厚度为5m左右。伪顶的主要成分为泥岩及炭质泥岩,厚度为1m左右。已经采用了锚网喷支护,顶板使用了规格为Ф16 ×1.8m树脂锚杆及3根长度为1.5m的木锚杆组合进行支护,每排锚杆的距离为1m ×0.9m。该巷道出现底鼓的原因较多,包括围岩的强度、主要构成、稳定性、支护情况等,具体情况如下:①围岩的主要构成 该巷道的主要有石英含量为68%,高岭石含量为30%,其他成分2%;②围岩的强度 该巷道围岩的强度较低,变形性大,进行维护时受到较多的限制,难度大;③稳定性 巷道在开挖之后,周边的围岩的结构被破坏,支离破碎,且在重力的作用下,松动范围极大,稳定性较差;④支护情况 巷道受到的外力荷载平衡性及均匀性较差,每排锚杆支护之间的距离较大,而长度较小。与之相配合的木锚杆并没有在底部进行相关固定措施,支护的稳定性、效果较为有限,也成为巷道的受力情况的影响因素。
2注浆锚杆技术在巷道底鼓治理中的应用
2.1注浆锚杆的施工流程
注浆锚杆支护措施一般适用于围岩较为破碎的巷道。运用注浆的方式将围岩的裂缝进行封堵、填充,并进行相应处理,是围岩的岩体强度得到有效提高,避免出现底板底鼓的问题。该防治方式受到注浆锚杆的规格、材料、各项参数、所需设备及施工流程工艺等因素的影响,因此需要对上述诸多因素进行相关分析,确定情况后,具体的施工流程分为几下几个步骤:
2.1.1注浆材料及锚杆
分析了各因素后,确定使用注浆的材料为单液水泥浆,水泥的级配及类型为425#普通硅酸盐水泥,实验得出合理的水灰配比为1:2,并加入浓度为1.5%的FDN型减水剂,以减少用水量及混凝土强度、抗冻性、抗渗性等各种性能。先采用直径为2.5cm,长度为160cm的螺旋式注浆锚杆,并运用螺旋进孔的方式打入围岩,并将其固定。该固定方式的原理是依靠摩擦力的作用而达到固定的效果,因此不需要使用锚固剂,其可承受的注浆压力为5MPa,且需要在封口的部位设置橡胶止浆塞,防止注浆溢出[3]。
2.1.2确定注浆参数
一般情况下,注浆的压力应保持在1.0MPa,其压力极限为1.5MPa。每一个孔需要注入的水泥量应保持在80kg~100kg之间,如果注入水泥的量超过了300㎏,而注浆压力尚未满足注浆的设计压力,即需要先停止注浆,约2个小时后,再继续进行,当注浆量大于500㎏,已然达不到压力要求,则需要全面检查孔内是否寻在漏浆的问题,注入完毕后,才能继续对其他孔进行注浆工作。
2.1.3具体注浆流程
先准备好制作浆液、注入浆液及其他相关配套设备及工具,包括注浆泵、浆液搅拌桶、规格为直径2.5cm的高压胶管,在连接时注意检查质量,保障管道的通畅性及安全可靠性。再按照实验得出的科学比例将水泥、清水均匀充分的拌合,制作出水泥浆,再根据情况添加一定量的减水剂,避免在注浆施工中出现吸浆龙头被塞的问题,并及时检查各项情况,根据检查结果技术调整浆液的各项指标性能。将拌合完毕的浆液使用注浆泵注入孔内,在该过程中应严密观察注浆压力,防止孔道堵塞、崩坏等问题,配合检查巷道内的各种变化情况,决定时候停止注浆或者调整浆液注入的状态、注入量及注入速度。注浆工作完毕后,需要及时拆卸及清洗阀门[4]。
2.2注浆质量检测
在注浆结束后,应及时对注浆质量进行全面检测,包括巷道断面检测及注浆检测,具体检测方式如下:①巷道断面检测 在巷道内,按照巷道的走向,每隔7.5m设置一个断面,对其进行检测,各个断面的左右两侧需要分别设置一根注浆锚杆,以保持断面的稳定性;②注浆检测 对左右两侧的注浆锚杆实施注浆措施。如果每根的注浆量小于50㎏且压力不超过0.5MPa,则显示围岩的缝隙并没有完全填充密实,可以先对孔道进行检查,并继续注浆,同时配合密集型检查,对复杂地段进行重点观察。
2.3相关安全措施
进行巷道底鼓治理时,也需要做好安全措施,具体方法有一下几种:①工作的人员需要进行专门的培训并检验合格后才能进行上岗工作。对人员进行合理的分工、组织及协调。在注浆过程中抽调专门的人员仔细观察巷道的变化情况,如果发现巷道有掉皮、裂口、突起等情况,硬技术打开泄压阀,并关闭空道口的阀门,避免出现注浆事故;②注浆泵在工作前需要先检查各项性能及状态,如油箱内的油量、部件是否存在松动现象等,泵站需要放置在顶板稳定、强度达标的位置,并保持其与工作面的距离在20米左右。泵站连接注浆锚杆的胶管应固定在巷道壁上,避免在施工过程中受到损伤;③对整个注浆的管道系统进行耐压检验,观察接头、门阀及其他连接部位压力耐受性是否合格等。
3总结
注浆锚杆技术对于巷道底鼓的治理,其能够将围岩的缝隙进行封堵、填平,使之成为稳定性较高的整体岩块,提高其内聚力,有效抵抗水质腐蚀能力及外力荷载的承受能力,避免巷道在使用的过程中受到水质的侵泡,围岩强度下降而出现位置移动、变形、挤压等不良现象。某煤矿在实施了注浆锚杆支护措施后,底板较为稳定,后期并未再次出现底鼓现象,治理效果较好。上述文中仅仅结合,某煤矿巷道的维护时间分析了一般的注浆锚杆支护措施,从事该项行业的人员在实践中,应全面分析采煤层及巷道的地质情况、各项参数、规格及基本之支护情况,结合一般理论选择适合具体施工情况的参数,科学施工,提高支护效果,提高巷道的强度,预防底鼓问题,保障巷道使用的完全性、稳定性及高效性。
参考文献
[1]陈见行,黄继达,韩志婷.浅析巷道底鼓机理及其防治措施[J].煤矿现代化.2010(03):28-30.
[2]李志刚,张建威.中空注浆锚杆在余吾煤业公司井底水仓治理巷道底鼓中的应用[J].煤.2008(09):8-9.
[3]魏胜利,王京龙,朱济勋,刘东亮,张登明,贺命峰,李亮,王宝.三软煤层复采沿空巷道底鼓机理及支护技术[J].煤炭科学技术.2009(05):9-12.
[4]徐贵南.壁后注浆技术在水仓堵漏中的应用[J].水力采煤与管道运输.2010(03):42-44.
[关键字]注浆锚杆技术 巷道 底鼓 应用 研究
[中图分类号] TU74 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-4-268-2
0前言
随着我国经济的发展,社会不断进步,各个行业的发展离不开能源,煤矿资源的开发经历了较长的时间,相关技术也在不断提高,但是在开采的过程中也会由于各种原因,会出现巷道底鼓的情况,其作为软岩巷道底板突起,围岩形状变化及破坏的主要表现形式,其在某些底板没有进行支护措施的软岩煤矿巷道中,巷道底鼓在巷道底板及顶部位置移动总量中,占有较大比重。在治理该类问题上,需要投入大量的人力物力,耗费许多时间及精力。现代对该问题进行治理较为有效的方式则是底板注浆加固措施,通过对底板及顶部围岩进行加固,使围岩的稳定性、强度等达到一定的要求,从而减缓该类问题的发生。但是该措施也有一定的适用范围,如需要在巷道底板岩层较为破碎、底板岩层的荷载难受行大于岩层的强度而出现裂缝情况下,才能达到较为理想的效果,且施工时的技术要求较高,因此对其的研究是十分有必要的[2]。
1巷道概况及底鼓的原因分析
该煤矿项目主要采煤层巷道的的围岩较为松软,且强度较低,存在大量的裂缝,煤巷、半煤岩煤巷中出现不同程度的底鼓问题,即两侧的底角向内移动、挤压,导致底板突起,具体突起的高度已经超过1m。该煤矿的主采煤层的直接顶属于粉砂岩,厚度为1m左右。直接底为炭质泥岩,厚度为1.2m左右。老底主要由鲕状泥岩及少量的粉沙岩构成,厚度为5m左右。伪顶的主要成分为泥岩及炭质泥岩,厚度为1m左右。已经采用了锚网喷支护,顶板使用了规格为Ф16 ×1.8m树脂锚杆及3根长度为1.5m的木锚杆组合进行支护,每排锚杆的距离为1m ×0.9m。该巷道出现底鼓的原因较多,包括围岩的强度、主要构成、稳定性、支护情况等,具体情况如下:①围岩的主要构成 该巷道的主要有石英含量为68%,高岭石含量为30%,其他成分2%;②围岩的强度 该巷道围岩的强度较低,变形性大,进行维护时受到较多的限制,难度大;③稳定性 巷道在开挖之后,周边的围岩的结构被破坏,支离破碎,且在重力的作用下,松动范围极大,稳定性较差;④支护情况 巷道受到的外力荷载平衡性及均匀性较差,每排锚杆支护之间的距离较大,而长度较小。与之相配合的木锚杆并没有在底部进行相关固定措施,支护的稳定性、效果较为有限,也成为巷道的受力情况的影响因素。
2注浆锚杆技术在巷道底鼓治理中的应用
2.1注浆锚杆的施工流程
注浆锚杆支护措施一般适用于围岩较为破碎的巷道。运用注浆的方式将围岩的裂缝进行封堵、填充,并进行相应处理,是围岩的岩体强度得到有效提高,避免出现底板底鼓的问题。该防治方式受到注浆锚杆的规格、材料、各项参数、所需设备及施工流程工艺等因素的影响,因此需要对上述诸多因素进行相关分析,确定情况后,具体的施工流程分为几下几个步骤:
2.1.1注浆材料及锚杆
分析了各因素后,确定使用注浆的材料为单液水泥浆,水泥的级配及类型为425#普通硅酸盐水泥,实验得出合理的水灰配比为1:2,并加入浓度为1.5%的FDN型减水剂,以减少用水量及混凝土强度、抗冻性、抗渗性等各种性能。先采用直径为2.5cm,长度为160cm的螺旋式注浆锚杆,并运用螺旋进孔的方式打入围岩,并将其固定。该固定方式的原理是依靠摩擦力的作用而达到固定的效果,因此不需要使用锚固剂,其可承受的注浆压力为5MPa,且需要在封口的部位设置橡胶止浆塞,防止注浆溢出[3]。
2.1.2确定注浆参数
一般情况下,注浆的压力应保持在1.0MPa,其压力极限为1.5MPa。每一个孔需要注入的水泥量应保持在80kg~100kg之间,如果注入水泥的量超过了300㎏,而注浆压力尚未满足注浆的设计压力,即需要先停止注浆,约2个小时后,再继续进行,当注浆量大于500㎏,已然达不到压力要求,则需要全面检查孔内是否寻在漏浆的问题,注入完毕后,才能继续对其他孔进行注浆工作。
2.1.3具体注浆流程
先准备好制作浆液、注入浆液及其他相关配套设备及工具,包括注浆泵、浆液搅拌桶、规格为直径2.5cm的高压胶管,在连接时注意检查质量,保障管道的通畅性及安全可靠性。再按照实验得出的科学比例将水泥、清水均匀充分的拌合,制作出水泥浆,再根据情况添加一定量的减水剂,避免在注浆施工中出现吸浆龙头被塞的问题,并及时检查各项情况,根据检查结果技术调整浆液的各项指标性能。将拌合完毕的浆液使用注浆泵注入孔内,在该过程中应严密观察注浆压力,防止孔道堵塞、崩坏等问题,配合检查巷道内的各种变化情况,决定时候停止注浆或者调整浆液注入的状态、注入量及注入速度。注浆工作完毕后,需要及时拆卸及清洗阀门[4]。
2.2注浆质量检测
在注浆结束后,应及时对注浆质量进行全面检测,包括巷道断面检测及注浆检测,具体检测方式如下:①巷道断面检测 在巷道内,按照巷道的走向,每隔7.5m设置一个断面,对其进行检测,各个断面的左右两侧需要分别设置一根注浆锚杆,以保持断面的稳定性;②注浆检测 对左右两侧的注浆锚杆实施注浆措施。如果每根的注浆量小于50㎏且压力不超过0.5MPa,则显示围岩的缝隙并没有完全填充密实,可以先对孔道进行检查,并继续注浆,同时配合密集型检查,对复杂地段进行重点观察。
2.3相关安全措施
进行巷道底鼓治理时,也需要做好安全措施,具体方法有一下几种:①工作的人员需要进行专门的培训并检验合格后才能进行上岗工作。对人员进行合理的分工、组织及协调。在注浆过程中抽调专门的人员仔细观察巷道的变化情况,如果发现巷道有掉皮、裂口、突起等情况,硬技术打开泄压阀,并关闭空道口的阀门,避免出现注浆事故;②注浆泵在工作前需要先检查各项性能及状态,如油箱内的油量、部件是否存在松动现象等,泵站需要放置在顶板稳定、强度达标的位置,并保持其与工作面的距离在20米左右。泵站连接注浆锚杆的胶管应固定在巷道壁上,避免在施工过程中受到损伤;③对整个注浆的管道系统进行耐压检验,观察接头、门阀及其他连接部位压力耐受性是否合格等。
3总结
注浆锚杆技术对于巷道底鼓的治理,其能够将围岩的缝隙进行封堵、填平,使之成为稳定性较高的整体岩块,提高其内聚力,有效抵抗水质腐蚀能力及外力荷载的承受能力,避免巷道在使用的过程中受到水质的侵泡,围岩强度下降而出现位置移动、变形、挤压等不良现象。某煤矿在实施了注浆锚杆支护措施后,底板较为稳定,后期并未再次出现底鼓现象,治理效果较好。上述文中仅仅结合,某煤矿巷道的维护时间分析了一般的注浆锚杆支护措施,从事该项行业的人员在实践中,应全面分析采煤层及巷道的地质情况、各项参数、规格及基本之支护情况,结合一般理论选择适合具体施工情况的参数,科学施工,提高支护效果,提高巷道的强度,预防底鼓问题,保障巷道使用的完全性、稳定性及高效性。
参考文献
[1]陈见行,黄继达,韩志婷.浅析巷道底鼓机理及其防治措施[J].煤矿现代化.2010(03):28-30.
[2]李志刚,张建威.中空注浆锚杆在余吾煤业公司井底水仓治理巷道底鼓中的应用[J].煤.2008(09):8-9.
[3]魏胜利,王京龙,朱济勋,刘东亮,张登明,贺命峰,李亮,王宝.三软煤层复采沿空巷道底鼓机理及支护技术[J].煤炭科学技术.2009(05):9-12.
[4]徐贵南.壁后注浆技术在水仓堵漏中的应用[J].水力采煤与管道运输.2010(03):42-44.