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【摘要】注浆法是目前用于加固围岩的一种广泛采用的方法。其原理是利用将一定量的某种化学浆液注入围岩中，化学浆液发生化学反应后胶结硬化，将破碎的围岩胶结在一起，提高围岩的完整性和整体性，从而提高围岩的稳定性。本文中，首先采用马丽散加固材料对围岩进行注浆加固，然后再在冒顶区上方的空顶区注入聚乙烯封堵剂，从而可以有效防止空顶区瓦斯的聚集及煤体的自燃。通过采取这些加固措施，掘进工作面顺利通过了断层破碎带。
【关键词】掘进；注浆加固；断层带
引言
潞新集团砂墩子煤矿主采4号煤层，煤层顶底板岩石物理力学性质为：比重2.49～2.76，天然容重2.31～2.58g/cm3，含水率0.26～1.32%，孔隙率3.13～9.77%，饱和状态下单向抗压强度仅个别为30.2～40.5MPa（2组），其余多为1.8～27.8MPa（18组）＜30Mpa；天然状态下单向抗拉强度0.2～4.3MPa，饱和状态下单轴抗剪强度1.3～11.4Mpa，软化系数仅个别为0.75～0.91（2组），其余多为0.06～0.71＜0.75（18组），岩石质量等级为易软化的较软岩－极软岩，围岩稳固性差。其围岩多为细粒相，结构面多为层理面，次为局部地段的节理及裂隙顶板多为粉、细、中、粗砂岩，局部地段为砂砾岩。开采中因渗透性弱，相对持水性强，可能发生块体塌落、顶板局部冒落及掉块现象，严重威胁井下生产人员的人身安全。
N4002掘进工作面在向前施工的过程中,揭露D36断层,断层位于N4002胶带运输顺槽500米处，为正断层，走向北西，倾向203°，倾角65°，断距：7米。延伸至工作面50米左右,受其影响掘进工作面在断层附近煤岩层破碎、松散,容易冒顶、片帮,矿压明显显现造成支护困难。为保证巷道顺利向前掘进,保证施工人员安全,决定在冒顶区域进行注浆加固,改善巷道顶板的受力状况,以顺利通过断层带冒顶区。断层、裂隙、破碎带附近顶板易发生局部冒顶；有垂直或斜交于工作面的断层，断层附近的岩块可能顺断层面下滑而推倒支柱，造成工作面的局部冒顶。采用木跺或迎岩块下滑方向架设戗棚或戗柱；用锚杆或注浆（水泥或树脂类浆液）加固裂隙或断层破碎带。
1、注浆加固原理
注浆法是目前用于加固围岩的一种广泛采用的方法。其原理是利用将一定量的某种化学浆液注入围岩中，化学浆液发生化学反应后胶结硬化，将破碎的围岩胶结在一起，提高围岩的完整性和整体性，从而提高围岩的稳定性。本工程实践中，拟首先采用马丽散加固材料对围岩进行注浆加固，然后再在冒顶区上方的空顶区注入聚乙烯封堵剂，该化学材料有A、B两组份,将A、B两组份以1:1混合注入空顶区后,两组分之间发生化学反应，固体体积迅速膨胀,将空顶部分充填严实，从而可以有效防止空顶区瓦斯的聚集及煤体的自燃。
2、马丽散的注入
2.1注浆孔的布置
首先将马丽散的注入范围确定为巷道掘进前方10米范围内。确定好注浆范围后，即开始布置钻孔。布置钻孔时，于掘进面前方1.5m的位置向上、向前方布置，共布置两排，孔径45mm，孔深8m，与巷道断面成45°角。
2.2注浆工艺
打好钻孔后，即可进行注浆操作。注浆材料为马丽散液体化学材料,注浆设备选用ZBQS-12/10煤矿用双液注浆泵,该注浆泵以风压为动力,注浆工艺如图1所示。首先将注浆管置于打好的注浆钻孔内，然后将E型三通管与注浆管连接，三通管的另外两端分别连接A料和B料的出浆管。上述中的注浆管和出浆管分别采用19mm和13mm的矿用高压管，风压控制在0.4～0.7MPa。注浆过程中，正常的注浆压力应为5～9MPa，如果发现注浆压力明显超过9MPa，表明注入的浆液量已经达到要求，此时应换孔进行下一轮注浆。另外，如果注浆压力没有超过9MPa，但煤岩壁漏浆严重，也应换孔进行下一轮注浆。如果岩体过于破碎，裂隙过大，可采用间歇式注浆方式,停留一段时间再复注。直到达到设计注浆量或终压要求。
3、聚乙烯封堵剂的注入
根据设计方案，注浆加固围岩后,小循环进尺施工通过冒顶区。再在冒顶区上方的空顶区下方打孔穿过再生顶板,插入注浆管后注入聚乙烯封堵剂，从而防止空顶区瓦斯的聚集及煤体的自燃。
3.1钻孔布置
注浆孔的孔径为45mm，孔深根据再生顶板的厚度确定，以穿过再生顶板为准。孔的布置:中间1个,两侧的孔距中孔间距300mm,按80°施工。注浆孔的深度、倾角不是一成不变的，在实际施工中，可以根据注浆效果进行一定的调整。
3.2注浆工艺
注浆设备采用ZBQS系列双液风动注浆机,与注浆泵配套的设备有25mm压风管,出浆管采用10mm的矿用高压胶管。ZBQS系列双液注浆泵,风压为0.3～0.7MPa,注浆压力控制在3～4MPa。所注浆液从煤岩壁漏浆严重则表明该孔已经注好,需要换孔进行下一轮注浆。直到符合设计要求。
4、注浆效果观测
该掘进工作面过断层冒顶区共打钻孔15个,注入马丽散化学浆液4.2 t,注入聚乙烯封堵剂2.2t,注浆时间32h,通过注浆破碎的围岩胶结在一起,顶板整体性完好,不易冒落,顶板得到有效控制。为掘进和支护提供了安全有利的条件,顺利、安全的通过了冒顶区。与传统处理冒顶的方法比较,大大提高了作业人员的安全系数,加快了掘进速度,但材料投入成本有所提高,其技术经济效益比较明显。采用传统方法过冒顶区与注浆法过冒顶区,巷道收敛变化情况比较如图2所示。
参考文献
[1]武鹏飞,田取珍等.构造破碎带巷道注浆加固技术[J].采矿技术,2010,(2)
[2]王兆申,梁洪光,曹士將.深井破碎围岩煤仓联合支护及综合注浆加固技术[J].山东煤炭科技,2010,(2).
作者简介
魏军（1970.8-），男，汉族，甘肃人，助理工程师，毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现任潞新集团砂墩子煤矿综采队技术队长。
【关键词】掘进；注浆加固；断层带
引言
潞新集团砂墩子煤矿主采4号煤层，煤层顶底板岩石物理力学性质为：比重2.49～2.76，天然容重2.31～2.58g/cm3，含水率0.26～1.32%，孔隙率3.13～9.77%，饱和状态下单向抗压强度仅个别为30.2～40.5MPa（2组），其余多为1.8～27.8MPa（18组）＜30Mpa；天然状态下单向抗拉强度0.2～4.3MPa，饱和状态下单轴抗剪强度1.3～11.4Mpa，软化系数仅个别为0.75～0.91（2组），其余多为0.06～0.71＜0.75（18组），岩石质量等级为易软化的较软岩－极软岩，围岩稳固性差。其围岩多为细粒相，结构面多为层理面，次为局部地段的节理及裂隙顶板多为粉、细、中、粗砂岩，局部地段为砂砾岩。开采中因渗透性弱，相对持水性强，可能发生块体塌落、顶板局部冒落及掉块现象，严重威胁井下生产人员的人身安全。
N4002掘进工作面在向前施工的过程中,揭露D36断层,断层位于N4002胶带运输顺槽500米处，为正断层，走向北西，倾向203°，倾角65°，断距：7米。延伸至工作面50米左右,受其影响掘进工作面在断层附近煤岩层破碎、松散,容易冒顶、片帮,矿压明显显现造成支护困难。为保证巷道顺利向前掘进,保证施工人员安全,决定在冒顶区域进行注浆加固,改善巷道顶板的受力状况,以顺利通过断层带冒顶区。断层、裂隙、破碎带附近顶板易发生局部冒顶；有垂直或斜交于工作面的断层，断层附近的岩块可能顺断层面下滑而推倒支柱，造成工作面的局部冒顶。采用木跺或迎岩块下滑方向架设戗棚或戗柱；用锚杆或注浆（水泥或树脂类浆液）加固裂隙或断层破碎带。
1、注浆加固原理
注浆法是目前用于加固围岩的一种广泛采用的方法。其原理是利用将一定量的某种化学浆液注入围岩中，化学浆液发生化学反应后胶结硬化，将破碎的围岩胶结在一起，提高围岩的完整性和整体性，从而提高围岩的稳定性。本工程实践中，拟首先采用马丽散加固材料对围岩进行注浆加固，然后再在冒顶区上方的空顶区注入聚乙烯封堵剂，该化学材料有A、B两组份,将A、B两组份以1:1混合注入空顶区后,两组分之间发生化学反应，固体体积迅速膨胀,将空顶部分充填严实，从而可以有效防止空顶区瓦斯的聚集及煤体的自燃。
2、马丽散的注入
2.1注浆孔的布置
首先将马丽散的注入范围确定为巷道掘进前方10米范围内。确定好注浆范围后，即开始布置钻孔。布置钻孔时，于掘进面前方1.5m的位置向上、向前方布置，共布置两排，孔径45mm，孔深8m，与巷道断面成45°角。
2.2注浆工艺
打好钻孔后，即可进行注浆操作。注浆材料为马丽散液体化学材料,注浆设备选用ZBQS-12/10煤矿用双液注浆泵,该注浆泵以风压为动力,注浆工艺如图1所示。首先将注浆管置于打好的注浆钻孔内，然后将E型三通管与注浆管连接，三通管的另外两端分别连接A料和B料的出浆管。上述中的注浆管和出浆管分别采用19mm和13mm的矿用高压管，风压控制在0.4～0.7MPa。注浆过程中，正常的注浆压力应为5～9MPa，如果发现注浆压力明显超过9MPa，表明注入的浆液量已经达到要求，此时应换孔进行下一轮注浆。另外，如果注浆压力没有超过9MPa，但煤岩壁漏浆严重，也应换孔进行下一轮注浆。如果岩体过于破碎，裂隙过大，可采用间歇式注浆方式,停留一段时间再复注。直到达到设计注浆量或终压要求。
3、聚乙烯封堵剂的注入
根据设计方案，注浆加固围岩后,小循环进尺施工通过冒顶区。再在冒顶区上方的空顶区下方打孔穿过再生顶板,插入注浆管后注入聚乙烯封堵剂，从而防止空顶区瓦斯的聚集及煤体的自燃。
3.1钻孔布置
注浆孔的孔径为45mm，孔深根据再生顶板的厚度确定，以穿过再生顶板为准。孔的布置:中间1个,两侧的孔距中孔间距300mm,按80°施工。注浆孔的深度、倾角不是一成不变的，在实际施工中，可以根据注浆效果进行一定的调整。
3.2注浆工艺
注浆设备采用ZBQS系列双液风动注浆机,与注浆泵配套的设备有25mm压风管,出浆管采用10mm的矿用高压胶管。ZBQS系列双液注浆泵,风压为0.3～0.7MPa,注浆压力控制在3～4MPa。所注浆液从煤岩壁漏浆严重则表明该孔已经注好,需要换孔进行下一轮注浆。直到符合设计要求。
4、注浆效果观测
该掘进工作面过断层冒顶区共打钻孔15个,注入马丽散化学浆液4.2 t,注入聚乙烯封堵剂2.2t,注浆时间32h,通过注浆破碎的围岩胶结在一起,顶板整体性完好,不易冒落,顶板得到有效控制。为掘进和支护提供了安全有利的条件,顺利、安全的通过了冒顶区。与传统处理冒顶的方法比较,大大提高了作业人员的安全系数,加快了掘进速度,但材料投入成本有所提高,其技术经济效益比较明显。采用传统方法过冒顶区与注浆法过冒顶区,巷道收敛变化情况比较如图2所示。
参考文献
[1]武鹏飞,田取珍等.构造破碎带巷道注浆加固技术[J].采矿技术,2010,(2)
[2]王兆申,梁洪光,曹士將.深井破碎围岩煤仓联合支护及综合注浆加固技术[J].山东煤炭科技,2010,(2).
作者简介
魏军（1970.8-），男，汉族，甘肃人，助理工程师，毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现任潞新集团砂墩子煤矿综采队技术队长。