断层破碎带化学注浆加固技术

断层破碎带化学注浆加固技术
作者：杨凤雷
来源：《中国科技博览》2014年第03期
摘要：东北大巷煤柱地区巷道在过断层破碎带时，顶板破碎严重，空顶大，通过采取化学注浆技术对巷道经行加固，改变了巷道围岩的力学性质，为巷道的安全快速掘进提供了有力条件。

关键词：断层破碎带化学注浆围岩加固
中图分类号：F416.1
冀中能源峰峰集团大社矿东北大巷煤柱工作面，生产过程中需对围岩进行加固、封闭。

根据施工现场的地质条件，采用河北省化学工业研究院生产的凝聚-1号化学注浆材料进行超前充填和加固，通过气动双液注浆泵进行注浆，采用自制注浆锚杆，迫使浆液从注浆锚杆顶端沿孔隙扩散充填以达到最大充填半径。

注浆液沿孔隙扩散到岩层凝固后，增强了顶板的整体性，提高了承载力。

一、工程概况
冀中能源峰峰集团大社矿东北大巷煤柱工作面开采2#煤层，该工作面是回收东北大巷巷道保护煤柱的工作面。

运料巷在掘进过程中遇到一条落差达10m的起断层，受断层影响，该区域巷道顶板破碎严重，整体性较差，最大空顶达到8m，为了有效避免帮顶大面积垮落，增加安全系数，最终决定采用注化学浆的加固新技术，对该断层破碎区域进行超前粘结加固。

二、注浆材料及材料技术性能
1、注浆材料选择
顶板超前注浆加固使河北省化学工业研究院生产的凝聚-1号。

2、注浆材料的技术性能
凝聚-1号是一种高分子双液型注浆加固材料，用于煤岩体的加固，尤其适用于永久性加固工程。

可提高工作面的安全性，加快采掘进度，是一种理想的新型矿用加固材料。

凝聚-1号由专用包装桶包装，每桶净重25Kg。

凝聚1号由A、B两种组分组成，使用时将A、B两种组分按1∶1比例通过专用注浆泵和混合枪注入破碎煤、岩体后，两组份会迅速反应，并与煤、岩体凝固生成高强度、有韧性的固结体，达到对煤岩体的加固。

三、化学注浆加固技术施工工艺
1、注浆设备
化学注浆采用风动钻机配合φ42mm的钻杆及钻头、ZBQS-12/10煤矿用气动双液注浆泵。

2、注浆动力系统
注浆动力系统是通过高压管路向注浆加固地点供风，接头规格为Φ25mm高压管。

供风风量≥3m3/min，供风压力≥0.5MPa。

3、注浆孔布置：
根据煤岩体的具体特点和加固施工工艺，采用预先超前加固7 m 再向前推进4 m，预留3 m 保护帽的注浆施工方案。

巷道前方顶部采用单排注浆孔，每个孔孔深6 m，注浆管长5～6 m，封孔段长1.2 m（直径42 mm）。

每个注浆循环掘进工作面断面布置4根注浆管。

从工作面断面的上部开孔，孔间距为1m。

注浆管密度、深度和角度根据顶板情况随时进行调整。

4、注浆压力
根据断层带煤体的承受能力和最小抵抗面及工作面围岩条件，当工作面供风风量不低于3 m3/min，供风压力不低于0.5 MPa 时，注浆终压应为10～15 MPa，扩散半径为1.1 m 左右。

5、注浆量预计
（1）单孔注浆量
按下列公式计算：
Q单 = AJIR2HnBM /1.3
式中：A——浆液的损耗系数，取1.05
R——浆液有效扩散半径，取1.1 m
H——注浆段长度，取6 m
n——孔隙率，取0.6%
B——浆液充填系数，取0.8
1.3——平均重复注浆系数，
M——浆液密度，1200 Kg/ m3
则：Q 单= 1.05*3.14*1.12*6*0.006*0.8*1200/1.3=106Kg
（2）每个注浆循环注浆量Q循环
Q循环=Q 单×N=106Kg×4=424Kg
每循环向前掘进4 m，则平均每米进尺需要注浆量约106Kg。

6、注浆施工工艺要求：
（1）、施工前，施工地点要审帮问顶，排除顶、帮浮矸、煤块及危岩，根据注浆方案标出钻孔位置，明确钻孔深度和角度，然后进行钻孔，检查钻孔质量，安装注浆管和封孔器。

（2）安装注浆设备，将注浆泵安置就为，检查有关设备、管路是否清洁、密封，按要求进行连接安装。

为保证A料、B料的充分混合，注浆管三通之后的管道长度要求不少于4米。

（3）、准备注浆料，A、B两种浆料在向吸浆桶内倒浆时严禁相混，输料管线不能混用，A料用A桶，B料用B桶。

（4）、严格按注浆泵操作规程进行注浆操作，始终保持A料、B料浆液正确混合比例。

（5）、注浆完成后立即用机油对注浆泵、枪及管路进行彻底清洗。

（6）、每班注浆完成后，必须进行注水降温。

注水量按注浆量的60%进行注水。

（7）、施工完毕清理现场，设备归位，观察加固效果，24小时内留人观察注浆部位是否有异常。

（8）、注浆料在搬运过程中，应轻拿轻放，避免剧烈冲击和包装破损；储存于干燥、通风的场所，包装桶口要注意密封；使用前两种浆液不可相混，要分区存放；在使用时若有轻微分层，应搅拌均匀后再进行配比混合。

（9）、注浆区域如有非煤易燃物，要提前清理干净。

若受条件限制无法彻底清理时，应采取相应的隔离措施，注浆现场必须配备足够的灭火器，保证水源充足，无水或水压不足时，严禁注浆。

（10）、司泵人员要密切注意泵的压力和吸浆量的变化。

（11）、注浆过程中，重点检查注浆地点温度和一氧化碳变化情况，当注浆钻孔附近1米范围内煤（岩）壁温度达到350C时、下风侧的风流温度超过260C或下风侧一氧化碳含量达到0.0005%时，必须立即停止注浆采取措施。

直至达到规定要求以下时，方可恢复工作。

（12）、注浆地点的风速要求不低于1.0m/s，遇到风量不足或停风时所有人员要停止工作，撤离到安全地点。

（13）、注浆期间，专职瓦斯员负责巡回检查瓦斯、温度等可测气体的浓度，确保瓦斯、温度等气体不超过《煤矿安全规程》规定，方可进行施工作业。

五、结束语
通过对冀中能源峰峰集团大社矿东北大巷煤柱工作面运料巷进行化学注浆加固施工，对松散体进行了有效粘结，使之成为整体，提高了围岩的力学性能和承载能力，为巷道安全快速掘进，工作面快速投产，矿井采掘顺利接替提供了有利的条件，实现了矿井高产高效，是煤矿井下巷道维护的一项非常实用的技术。