注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控制中的应用

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材料、设计注浆工艺参数、制定注浆方式方法、观
(
３)浆液在将一些较大的裂隙充填满的同时将
一些充填不到的封闭裂隙和小裂隙挤压,甚至使其
测矿压变化,并形成工作面治理冒顶、碎顶、滑底
闭合,从而对岩体整体起压密作用,提高围岩的弹
灾害的技术规范,为现场应用提供行动指南,保障
性模量、强度和密实度;
作面试验了注浆充填加固技术,优选注浆充填加固
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１０):９５－１０２

注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控制中的应用
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顶板
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８
底板
０~２
２４
９
注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控制中的应用
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８~３８
５
０
底板底鼓
６~３８
９７
图 ２ 碎顶工作面注浆前后数值模拟分析
表 ３ 破碎顶板注浆前后顶底板参数比较
破碎顶板
顶板注浆
吸渗作用下,挤压或渗透到岩体的裂隙中,反应固
的优缺点及经济性,运用数值模拟软件验证了注浆
(
２)通过注浆可以改善弱面的力学性能,提高
裂隙的粘聚力和内摩擦角,增大岩体内部块体间相
充填加固的科学性,并分别在冒顶、碎顶、滑底工
对位移的阻力,从而提高围岩的整体稳定性;
方面分析了注浆充填加固机理,比较不同注浆材料
图 １ 冒顶工作面注浆前后数值模拟分析
表 ２ 工作面冒顶注浆前后顶底板参数比较
冒顶 ５ m
顶板注浆
顶板
应力值
/MPa
６~８ MPa
区间/m
底板
应力值
/MPa
６~８ MPa
区间/m
顶板下
沉量最
大值/mm
顶板下沉
＞２０ mm
区间/m
底板底鼓
最大值
/mm
＞２
５ mm
区间/m
５
１
０~２
８
０~２
２３
６
岩体注浆加固与封闭主要有以下作用机理:
强度高、绿色环保、黏结力强、经济适用的高分子
结,以固体的形式充填在裂隙中,这些充填材料在
注浆材料是马丽散、科力安和波雷音.主要从理论
岩体内形成纵横交错的网络状骨架结构;
流
.就川煤 集 团 现 场 应 用 情 况 来 看, 反 应 快、
[
１－２]
(
１)浆液在泵压、自身膨胀压力以及微裂隙的
顶板
应力
/MPa
６~８ MPa
区间/m
底板
应力
/MPa
６~８ MPa
区间/m
顶板下沉
量最大值
/mm
顶板下沉
＞２０ mm
区间/m
底板底鼓
最大值
/mm
＞２
５ mm
区间/m
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顶板
０~２
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底板
０~２
由图 ２ 和表 ３ 可知,注浆对破碎顶板的应力控
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Chengdu,Si
chuan６１００９１,China;
２
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工作面冒顶、碎顶、滑底效果最有效的方法,而如
硬过法、锚固法等,其中注浆充填加固方法是处理
引用格式:彭博,孙超,杨茂霖等 注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控制中的应用 [
J] 中国煤炭,２０１９,４５ (
１０):９５－１０２

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on:PengBo,SunChao,YangMao
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★ 科技与工程 ★
注浆充填加固技术在煤矿采场围岩控制中的应用
彭 博１,２ 孙 超３ 杨茂霖４ 郭 煜４ 陈 梁４
(
１
四川省煤炭产业集团有限公司技术中心,四川省成都市,６１００９１;
２
重庆大学资源与安全学院,重庆市沙坪坝区,４０００４４;
３
四川广旺能源发展 (集团)有限责任公司,四川省广元市,６２８０１７;
力把浆液注 入 到 岩 体 中, 产 生 充 填、 挤 压、 压 密、
支护结构 的 有 效 承 载 范 围, 强 化 支 护 结 构 的 整 体
性,改善支护结构的适应性 [３－９].
２ 顶底板注浆充填加固技术数值模拟
固结、封堵的作用,形成强度高、抗渗性好、稳定
以 川 煤 集 团 唐 家 河 煤 矿 １８１３ 工 作 面 为 例 建
开采底板底鼓,能大大减小底鼓范围,并且对顶板
应力值有一定的影响.
表 ４ 软底开采注浆前后顶底板参数比较
软底开采
底板注浆
顶板
应力
/MPa
０~２ m 应力
值/MPa
底板
应力值
/MPa
０~２ m 应力
值/m
顶板下沉
量最大值
/mm
顶板下沉
＞２０ mm
区间/m
底板底鼓
最大值
/mm
＞２
２ 破碎顶板注浆前后数值模拟
根据现场情况,模拟工作面破碎顶板及顶板注
浆充填加固情况.分析碎顶工作面注浆充填前后垂
９６
中国煤炭第 ４５ 卷第 １０ 期 ２０１９ 年 １０ 月
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向应力分布及垂向位移分布,如图 ２ 和表 ３ 所示.
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目前,就西南地区煤层井工开采条件来看,工
作面顶板冒落、工作面顶板破碎、工作面底板下滑
顶、滑底的方 法 主 要 有 注 浆 法、 木 垛 法、 搭 棚 法、
是制约工作面正常推进的重要因素.处理冒顶、碎
,分别模拟 顶 板 冒 落、 顶 板 破 碎、 滑 底 现 象
[
１０]
性强的密实结构体,从而达到改善岩体物理力学性
模
质的目的.它能够 通 过 改 善 局 部 围 岩 的 力 学 性 能,
在注浆充 填 加 固 技 术 前 后 的 应 力 分 布 及 位 移 量 分
充分调动围岩自身强度进行自组织支护,保持围岩
根据 现 场 情 况, 模 拟 １８１３ 工 作 面 顶 板 冒 落 ５
m 及顶板 注 浆 充 填 加 固 情 况. 分 析 注 浆 充 填 前 后
垂向应力分布及垂向位移分布,结 果 如 图 １ 和 表 ２
所示.
剪切模量
G /Pa
４
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３
０２
１
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０
７１
１
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３
０２
４
０３
４
０３
摩擦角
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９５
何进行注浆材料选择、怎样设计注浆工艺参数则是
稳定.注浆作为改善岩体性质的重要技术,能对岩
亟需解决的问题.就川煤集团现状而言,注浆加固
体进行加固或改性,使一定范围内的岩体成为工程
技术在现场的应用较多,但是没有一套成型的技术
结构不可 分 割 的 一 部 分, 充 分 挖 掘 岩 体 的 承 载 潜
工人安全,实现高产高效.
１ 注浆充填加固机理
(
４)利用 浆 液 充 填 围 岩 裂 隙,配 合 锚 喷 支 护,
充分发挥锚杆的作用,大大减少失锚现象,因此能
承受更大的荷载,提高支护结构的承载能力,扩大
采用注浆等方法进行地质体改造是维护巷道稳
定的一种主动方法,由于注浆具有良好封闭性,使
其成为控制巷道变形的关键手段.注浆是借助于外
°)
φ/ (
４３
３７
３５
４０
３５
３７
４３
４３
粘结力
c/MPa
５
００
４
１４
３
５０
１
５７
３
５０
４
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抗拉强度
σt/MPa
４
１７
３
２０
３
００
１
２２
３
００
３
２０
４
１７
４
１７
由图 １ 和表 ２ 可知,顶板注浆对冒落区顶板应