团论文网
团论文网
-
摘要：3300巷局部区域顶板破碎且有一定淋水情况，顶板淋水不仅会导致围岩支护用锚杆索及金属网锈蚀而且容易导致顶板内软岩夹层泥化，导致顶板支护体系失效。结合3300巷现场情况，提出采用多层次注浆加固技术提高破碎顶板整体稳定性并封堵导水裂隙。具体在顶板破碎淋水段布置排状钻孔、定点钻孔，以便实现顶板全覆盖注浆以及局部补强注浆，同时钻孔分2次钻进、2次注浆；1次钻进深度2 m，采用水泥浆液，注浆压力1 MPa；2次钻进深度为3.5 m，采用化学浆液、注浆压力2.5~3.0 MPa；通过多层次注浆可在巷道顶板形成初注帷幕、复注帷幕，提升围岩加固以及导水裂隙封堵效果。现场应用后，3300巷顶板淋水问题得以较好解决，顶板及支护用锚杆、锚索钻孔等未出现淋水情况，现场采用的多层次注浆加固技术取得显著效果。
关键词：破碎顶板；淋水裂隙；围岩控制；多层次注浆；化学浆液；水泥浆液
0引言
当掘进巷道穿越含水层或者巷道邻近含水层时，围岩会出现不同程度的淋水情况，淋水不仅容易导致支护用的锚杆、锚索、金属网以及工字钢等锈蚀而且容易导致部分软岩膨胀、软化及变形，给巷道后续使用带来影响[1-3]。特别是当巷道顶板岩体较为破碎时，顶板淋水会进一步加剧顶板破碎程度、影响支护材料顶板控制效果，严重时甚至出现顶板网兜甚至冒落等问题[4-6]。山西某矿3300巷局部区域顶板破碎且出现一定程度淋水情况，文中就结合3300巷顶板破碎淋水段现状，提出采用多层次注浆技术对顶板进行加固，以期达到封堵顶板淋水通道、强化顶板岩体稳定性目的，为巷道后续使用创造良好条件。
1工程概况
3300巷沿着回采的3#煤层底板掘进，3#煤层为矿井主采煤层之一，煤厚均值为5.95 m、倾角0°8°,煤层赋存较为稳定，煤层结构复杂，3#煤层顶底板岩性参数如表1所示。3#煤层回采时主要涌水水源为顶板砂岩裂隙水含水层，该含水层富水性较弱，对煤炭回采影响较小。3#煤层顶板含水层水质类型为HCO3·SO4·Ca2-Na型，矿化度为615 mg/L，pH值为7.89，含水层淋水对混凝土、支护用锚杆、锚索及钢筋网等均有一定程度的锈蚀性。3300巷设计为矩形断面，巷宽5.4 m、巷高3.5 m，巷道掘进期间受区域地质构造影响部分区域顶板破碎，围岩设计采用锚网索支护方式，具体围岩支护断面如图1所示，顶板及巷帮锚杆规格均为Φ22mm×2 400mm的螺纹钢锚杆，间排距为900 mm×1 100 mm；锚索为规格Φ17.8 mm×8 300 mm的钢绞线，间排距为2 000 mm×2 000 mm；为提高顶板控制效果，在顶板靠近巷帮位置布置一排角锚杆。在3300巷顶板破碎区域出现不同程度的淋水情况，最大淋水量在2.3 m3/h。为确保3300巷正常使用，结合现场条件提出将多层次注浆技术应用到顶板加固中，通过实现导水裂隙封堵以及破碎岩体加固，解决顶板淋水问题并为巷道后续使用创造良好条件。
2多层次注浆加固技术应用
多层次注浆加固方案的制定主要依据3300巷现场水文地质条件、围岩性质、支护材料、顶板淋水量、破碎岩体岩性以及注浆要求等。在3300巷破碎顶板淋水段主要的主要目的是控制顶板淋水量同时加固顶板破碎岩体，确保顶板稳定。结合现场需要，采用的注浆措施为[7-8]：对顶板淋水段进行围岩注浆，重点是对淋水较大段进行集中注浆封堵，通过布置注浆钻孔、采用高渗透浆液实现封堵导水裂隙目的，达到减少甚至杜绝顶板淋水目的；合理的布置注浆钻孔，选择合适注浆材料、注浆压力，使得浆液可沿着顶板裂隙扩散，浆液在裂隙中胶结可提高顶板破碎岩体整体稳定性，在巷道外侧形成完整的注浆壳，起到维护围岩稳定、封堵导水裂隙目的；综合使用浅孔、深孔注浆形式，在巷道顶板上形成初注帷幕、复注帷幕，起到导水裂隙以及岩体裂隙的双重封堵及加固，提高注浆加固效果。
2.1注浆钻孔布置
由于3300巷直接顶为煤层，强度相当于顶板砂岩较差且顶板有一定淋水情况，为此采用排状钻孔、定点钻孔相结合方式进行注浆。首先在巷道顶板淋水段顶板上布置排状钻孔进行注浆，随后根据残留的顶板淋水点位置进行定点钻孔注浆。
2.1.1排状钻孔布置
具体顶板破碎淋水段排状钻孔布置情况，如图2所示。顶板钻孔一排3个、一排4个交替布置，排间距按照1.5 m确定，排孔间交叉布置，单个注浆钻孔设计有效扩散距离为1.5 m。
2.1.2定点钻孔布置
在顶板排状钻孔布置且注浆完成后，针对顶板局部淋水点采用定点钻孔进行注浆，具体布置方式为：在顶板局部淋水点周边按照800 mm×800 mm间排距布置密集点钻孔，通过进行注浆实现淋水淋水有效封堵。
顶板排钻孔及定点钻孔均采用风动凿岩机施工，钻孔先钻进2 m后进行初次注浆；待浆液凝固之后再使用Φ28 mm钻头进行复钻，确保钻孔孔深在3.5 m以上，钻孔钻进到位后进行二次注浆；通过初次及二次复注浆可实现多层次注浆，达到提高顶板导水裂隙封堵、增加顶板稳定性目的。顶板多层次注浆后形成的止水帷幕情况，如图3所示。
2.2注浆浆液
煤矿井下作为常用的注浆浆液为水泥浆以及化学浆液，具体水泥浆与化学浆液混合后的情况，如图4所示。其中深色为水泥颗粒、浅色为化学浆液，水泥颗粒粒度较化学浆液大10~100倍，为此复合采用水泥浆液、化学浆液可提升浆液注浆效果，实现顶板大裂隙以及微小缝隙封堵。
1）水泥浆液。在顶板多层次注浆时选用的水泥浆液为超细水泥-水玻璃双液浆，采用的超细水泥最大粒径控制在20μm以内，分割粒径在5μm以内，比表面积在5以上。超细水泥具有稳定性强、流动性好等优势，在胶结时析水量少甚至不析水，防渗以及固结效果显著，有助于提升顶板破碎岩体整体稳定性及强度。使用的超细水泥-水玻璃双液浆中水泥、水玻璃体积比控制在1:0.3~0.6，水泥浆水灰质量比控制在2:1，具体浆液配备可依据现场条件进行调节。
2）化学浆液。现场采用的化学浆液为型号ZK-III的高分子树脂浆液，该注浆材料包括有A液、B液以及专用添加剂等。采用的化学浆液具备有可注性强、黏度低、胶结时间可控等优势。具体现场注浆采用的化学浆液性能指标为：起始黏度2.5~15 s（2.5~15 cP）、絮凝时间20 s，抗渗透性10.6~10.8 cm/s，黏结强度、固砂强度、结石强度分别为2.5~3.5 MPa、0.8~3.5 MPa、3.0~9.5 MPa。
2.3注浆压力
注浆压力控制是避免注浆过程中出现顶板垮落、压裂顶板情况，同时应适当增加浆液注入量。结合以往注浆浆液，顶板钻孔初注浆时注浆压力控制在1 MPa，进行二次复注浆时浆液压力控制在2.5~3.0 MPa。
3结语
1）在3300巷由于受到区域地质构造影响，局部位置顶板破碎且出现一定程度淋水情况，为确保巷道后续安全使用，提出在顶板破碎淋水段采用多层次注浆方式对顶板导水裂隙、破碎裂隙进行封堵；顶板注浆钻孔分2次钻孔、2次注浆，注浆浆液选用水泥浆、化学浆液，通过充分发挥水泥浆、化学浆液在优势，提高顶板破碎岩体导水裂隙封堵以及围岩加固效果。
2）在3300巷顶板破碎淋水段布置有排状钻孔以及定点钻孔，排状钻孔可实现全区域注浆封堵及加固，定点钻孔则针对局部未覆盖区进行强化注浆封堵，巷道顶板破碎淋水段共计注入水泥浆液8.9 t、化学浆液4.7 t。现场应用后，3300巷顶板淋水问题得以较好解决，注浆完成后顶板淋水量降至0，围岩支护用锚杆、锚索等钻孔未有淋水情况发生，同时顶板强度得以明显提升，注浆取得较好效果。
参考文献
[1]李睿琦.复采煤层破碎顶板大断面扩刷注浆加固工艺技术研究应用[J].山西冶金，2022，45（9）：175-177.
[2]郑凯凯，吴现帅，钱自卫.巷道破碎顶板多点渗淋水多层次注浆治理技术[J].煤炭科技，2022，43（4）：168-172.
[3]王磊.破碎顶板巷道注浆锚索加固机理与应用[J].煤炭技术，2022，41（4）：28-31.
[4]牛晋林.注浆支护技术在应力区破碎顶板中的应用[J].机械管理开发，2021，36（11）：193-194.
[5]雷敏.煤峪口矿破碎顶板巷道围岩控制技术研究与应用[J].山东煤炭科技，2021，39（8）：7-9.
[6]张江利.构造破碎带大巷顶板淋水注浆封堵技术[J].煤矿安全，2020，51（3）：75-78.
[7]郭志文.综采面断层带泥质破碎岩体渗流特性及注浆加固技术研究[D].中国矿业大学，2019.
[8]王强，鲍远堂，焦昊，等.巷道顶板注浆加固防水技术的应用实践[J].现代矿业，2019，35（4）181-183.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
破碎顶板淋水巷道多层次注浆加固技术研究论文
人参与 2024-12-13 09:54:57 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
-
站内搜索
-
随机文章
-
标签列表
-
-
最近发表
-
-
热门文章 | 最新文章 | 随机文章
-
-
最新留言
-
首页 论文知识 教育论文 毕业论文 教学论文 经济学 管理学 职称论文 法学 理学 医学 社会学 物理学 文献 工程论文 学位论文 研究论文
Powered 团论文网 版权所有 备案号：鄂ICP备2022005557号统计代码
全站搜索