破碎顶板注水玻璃加固技术

岩性 名称
岩性 描述
实际供 风能 力和采 区所 需 风量 计 算 等 因 素 ， 原 把
巷 道 断 面 积 扩 刷 为 净 断 面 积 １ ． 下 宽 ５９ ４ ９ １ｍ （ ６ ｍ 净高 ３９ ２ ｍ ， 满足采 区运 输及通 风需 要 。 ｍ， ３ ｍ） 以
二２ 层 色 粉末 状 ，块 状 ，以 暗煤 为 主 ，夹亮 煤 条 煤 黑 带 ，属 半亮 型煤 ，／ ．ｍ。 ｇｏ７ 砂 质 互层 状 ，含少 量 白云母及 大量 植 物根茎 化 泥岩 石 裂隙 发育 。 灰 色 ，厚层 状 ，成分 以石 英为 主 ，次为 岩 细粒 屑 ，长石 ，次 圆状 ，分选 中等 ，层 面含炭 屑 砂岩 及 大 量 白云母片 ，高 角度 裂隙 发育 ，具 方解 石脉 ，全井 田稳 定 ，为井 田主 要标 志层 之
压力始 终不 能达 到预设 峰值 ， 液扩散 范 围小 ， 果 浆 效
不 明显 ； 采用 １６的 配 比时虽 然 压 力 可 以达 到预 设 ： 值， 但需 要较 长一 段 时 间 ， 入 的 浆液 量 大 ， 料 较 注 材
６ wk.baidu.com 语
采 取对 顶 板 破 碎煤 层 注水 玻 璃加 固的 措施 ， 大
裹 １ 材 料 预 算
图 ５ 轨 道 上 山扩 巷 段 顶 板 注 水 玻 璃 深 孔 示 意
经 过现 场试验 ， 现存在 以下 问题 ： 发 ①钻 孔倾 角
过大 ， 未等浆 液注 满钻 孔 即出现 回流现 象 ， 难提 高 很
注 浆压 力 ， 到预 计峰 值 ； 达 ②３个 钻孔 的终 孔 间距 过
１ ｌ １２ １３ １４ １５ １６ ： ： ： ： ： ： ０
１ 差
１
３ 差
１
５ 良
２
ｌ １ 良
３
１ ６ 好
３
２ ４ 良
５ 应 用 效 果
采 用配 比为 （ ＋水 玻 璃 ） （ ＋水泥 ）＝１ ５ 水 ：水 ： 的浆液 ， 注浆 后破 碎煤层 均较 好地 黏合 在一起 ， 面 表 有 大面 积 的 白色 浆 液扩 散 渗 流 痕迹 ， 体 形 成 了较 煤 完整 的可塑 整体 ， 既加 强 了煤 层对 顶板 的支撑 力 ， 又 消除 了过巷 扩刷 时 的安 全 隐患 。保 证 了巷道 扩刷施 工 安全 ， 提高 了生 产进度 。
大， 相互 渗透 影 响的扩 散半径 小 ， 不能取 得理 想 的渗
透 黏结 效果 。
４ 方 案 实 施
４ １ 注浆孔 设计 ．
鉴 于 以上原 因 ， 制订第 ２套 方案 ： 特 浅孔 打设 同
方 案 １ 深 孔沿巷 道 正顶打 设 ， 排 由 ３个 孔增 加 至 ， 每
１ 采 区轨 道 上 山 需 注浆 段 共 ５ 在 前 ２ １ ０ ｍ， ０ｍ
５个孔 ， 设计 孔深 均 为 ８ｍ， 角 由 ３ 。 为 ２ 。 终 倾 ０改 ５， 孔 控 制到巷 道顶 板 以上垂距 ３ｍ位置 处 ， 、 间 排距 调
整 为 ０ ５ｍ × ． 图 ６ ， 、 ３ 、 ５ 偏角左 偏 ． ２ ０ｍ（ ） １ ２ 、 ４ 、 分 别 为 ８ 。８ 。８ 。７ 。７ 。 ９ ，４ ，Ｏ ，６ ，３ 。
浅孑 施 工 完 毕后 ， 扩 刷 巷 道 掘进 面退 后 ８ｍ Ｌ 从 位置 开 始 打设 深 孔 钻 孔 ， 计 每 排 ３个 孔 ， 深 ８ 设 孔 ｍ， 孔控 制 巷 道 顶 板 以 上垂 距 ４ ｍ位 置 处 ， 、 终 间 排
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８ ・ ４
２１ ０ １年第 １ 期 １
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２ １ 年第 １ 期 ０１ １
中州 煤 炭
总第 １１ ９ 期
距 为 １ｍ Ｘ 图 ５ ， ２ 、 ｍ（ ２ ） １ ３ 设计 孔 深 均 为 ８ｍ， 、 倾 角均上 仰 ３ 。 偏角 左偏 分别 为 ８ 。８ 。７ 。 ０， ９ ，Ｏ ，３ 。
施 工断面
圈 ３ 巷 道 断 面 与 煤 屡 屡 位 示 意
用 ３ Ｕ型钢 棚 大断 面支 护 。 由于顶 板 岩层 破 碎 ， ６ 局
—
０
山 西 组
５５４ ． ． ３７
砂质 深 灰色 ，块状 ，砂 泥质胶 结 ，岩 石较 为破碎 ， 泥岩 局 部含 大量 植物 根茎 化石且 有 多层煤 线发 育， 为 二－ 层直 接顶 ，局部 发育 。 煤 黑色 ，粉末 状 ，鳞 片状 ，局部见 块状 ，以亮煤
大 提高 了煤体 的整 体 性 和 可 塑性 ， 强 了对 顶板 的 增 支 撑力 ， 有效 防止 了架棚 施 工 过 程 中 片帮 冒顶 时落
矸 伤人 的事故 发生 。
２ １ 年第 １ 期 ０１ １
中 州煤 炭
总第 １１ ９ 期
破 碎 顶 板 注 水 玻 璃 加 固技 术
张 帆 ， 石奇 张
（ 义煤 集 团 洛 阳义 安 矿 业 有 限公 司 ， 南 洛 阳 河 ４ １２ ） ７ ８ １
摘 要 ： 阳义 安矿 业 有 限公 司 １ 洛 １采 区 轨 道 上 山 沿 二， 层 顶 板 掘 进 过 程 中 遇破 碎 煤 层 ， 确 保 快速 安 全 通 煤 为 过 １ 采 区轨道 上 山（ 巷 段 ） 板 破 碎 带 ， １ 扩 顶 采用 对 顶 板破 碎煤 层进 行 注 水 玻 璃 加 固 的方 案 ， 过 调 整 浆 液 的 通 配 比 ， 加 了煤体 的 整体 性 和 可 塑 性 ， 除 了掉 矸 伤 人 事 故 的发 生 ， 现 了矿 井 的 安全 高 效 生产 。 增 消 实 关 键 词 ： 碎 顶板 ； 玻 璃 ； 固 技 术 破 水 加 中图 分 类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ３３ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ ３—００ （ ０ １ １ ０ ８ ０ １０ ５ ６ ２ １ ） １— ０ ３— ３
● —－——一
收 稿 日期 ： ０ １— ７—０ ２１ ０ ２ 作 者 简 介 ：张 帆 （ ９ ７ ） 男 ， 南 淮 阳人 ， 术 员 ，０ ９年 毕 业 １８ 一 ， 河 技 ２０
１采 区轨道上 山扩刷方向 １
图２ １ １采 区冒 顶 区 绞 架 示 意
８ ・ ３
于 郑 州 工 业 安 全 职业 学 院 ， 从 事 生 产 技 术 管 理 工 作 。 现
地 代 层 累 岩层 厚 厚 柱状 层 号 ， ｍ ＾ “ ０７ ２． ． １ —● ８ Ｊ １ ３４ ． ２． ６ 下 ４８ ２ ． ． ８２ 叠 Ｐ 统
—
掘进 ， 用锚 网索 ＋３ Ｕ型 钢棚 复合支 护 。根据 《 采 ６ 煤
矿 安全 规程 》 定 ： 区 或 盘 区 内的 上 下 山 和 平 巷 规 采 的巷道 净高 不得 低 于 ２ｍ； 主要 进 、 回风 巷道 最高 允 许 风速 不得 超过 ８ｍ ｓ 。１ 采 区轨 道上 山总 进风 ／ １ 量 为 ９０ ４ｍ ／ ｎ 考虑 到采 区 内工作 面布置 、 机 ７ ｍｉ， 风
粉 砂岩 ，含少量 白云 母片及 炭屑 ，大量 瘤 、豆及缎 主 状Ｆ Ｓ ｅ结核 ， 层面夹泥质条带 ，中上部粒度稍 蛆 ，为细砂 岩 ，裂 隙发 育被方 解石充 填 。
图 １ 采 区地 层 柱 状
３ 顶板 （ 二， 层 ） 固方 案 的确 定 煤 加
考虑 到施 工安 全 因素及 生 产 进度 等 问 题 ， 采用 对顶 板注 水玻 璃及 水泥浆 方 案进行 加 固 。 巷道 属 于典型 三软 突 出煤 层 ， 层及 顶 、 煤 底板 岩
采 用 １ １ １ ２ １ ３的 浆 液 配 比进 行 注 浆 加 固 ： 、： 、：
时， 由于混合 液凝 结过 快 ， 未待达 到预设 压 力时孔 口 已被凝 结堵 塞 ， 碎裂 隙不 能被 完全 填充 ， 破 注浆 效果
不好 。
采 用 １４的 浆 液配 比时凝 结 时 间虽 然 适 中 ， ： 但
１ 工 程 概 况
洛 阳义 安矿 业 有 限公 司 １ １采 区 轨道 上 山位 于 该矿东 翼 ， 计 长 度 １５ ５ｎ ， 道 沿 二 煤 层 顶 板 设 ３ － 巷 ｉ
性 均不 稳定 ， 较松 软 ， 易 维 护 ， 巷道 掘 进 施 工过 不 在
程 中曾采用撞 楔 法 、 煤层 注水 等方 法超前 控 制顶煤 ， 效 果不 甚理 想 ； 采用 注马 丽散 的试验 方案 ， 后 但该方 案 每 吨预算 为 ２ ７万元 ， ． 成本 过高 且效果 不佳 ； 而水 玻 璃每 吨只需 １５ ０元 ， 与水 泥任 意配 比 ， 有 良 ０ 可 具 好 的机 械性 能与 渗透 性 ， 采 用 注水 玻 璃 和 水 泥浆 故 的试验 方案 ， 材料 预算见 表 １ 。
，
一
深灰 色 ，块状 ，底 部为 条带状 ，与细砂 岩呈
一
２ 轨 道 上 山 扩刷 段顶 板 过破 碎 带存 在 问题
１ 采 区轨 道上 山替棚 段巷 道沿 二 ， 层 顶板 掘 １ 煤 进， 其地 层 柱状 如 图 １所 示 ， 用 ２ Ｕ 型钢 棚 ＋锚 采 ９ 网喷 复合 支 护 ， 破 碎 带段 扩 刷 巷 道 长 约 ５ 采 遇 ０ ｍ，
钻孔布置平面２ 钻孔 布置剖 面
４ ２ 浆液 配 比选 定 ．
圈 ４ 轨 道 上 山 扩 巷 段 顶 板 注 水 玻 璃 浅 孔 示 意
顶板 注 浆 材料 由水 、 玻璃 和 水 泥 三者 混 合 而 水 成， 注浆 时水玻 璃起催 化作 用 ， 加快水 泥 浆 的凝 固速 度 ； 泥浆 可通 过渗透 作用 充填 煤层 裂 隙 ， 水 待水 玻璃 催化 后可 与煤 层凝 结 为 整 体 ， 强对 顶 板 的 支 撑 作 加
张
帆等 ： 破碎 顶板 注水 玻璃 加 固技 术
总第 １ １期 ９
用 。因此 ， 如何 进行 配 比才 能取 得 最 佳 的凝 结效 果 就成 为 了关键技 术 问题 。配 比试 验数 据见 表 ２ 。
裹 ２ （ ＋水 玻璃 ） （ ＋水 泥 ） 合 配 比试 验 数 据 水 ：水 混
混 合 液配 比 注浆 压 力 ／ ａ ＭＰ
凝 结 时 间／ ｎ ｍｉ 注浆 效 果
凝 结 即可 。 当压 力超 过 ３ＭＰ ａ时 ， 逐渐 减 缓 注浆 应 速度 ， 直至不 再升 压 或返 浆 ， 即可停 止 该 孔 注浆 （ 注
浆 过程 中一 旦发 现跑浆 现象 较严重 时应 立 即换孔或 停 止该 孔注 浆 ） 。
采用 深浅孔 交替 打设 的初 步设计 。设 计方 案 １ 第 １ ： 排 浅 孔布 置在扩 刷巷 道 掘 进 面 退后 ４ ５ｍ 位 置 ， ． 每 排 设计 ３个 钻孔 ， 孔深 ４ｍ， 孔控 制 巷道 顶板 以上 终 垂距 ２ｍ位 置处 ， 钻孔 间 、 距为 １ｍ × 图 ４ ， 排 ２ｍ（ ）
竖
１ 、 ３ 设计 孔深 均为 ４ｍ， 角均上仰 ３ 。偏 角左 ２、 倾 ０， 偏 分 别为 ８ 。７ 。５ 。 ７ ， １ ，８ 。
施工断面
Ｉ心吨芹 后线 巷 道寸 中
３Ｕ ６ 型棚
１避 ． ！
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唧
钻孔布置平面 １
钻孔布置削面
图 ６ 方 案 调 整 后 轨 道 上 山扩 巷 段 顶 板 注 水 玻 璃 深 孔 示 意
４． ４ ． ４ ８１
部 冒顶 ３～ 难 以打 设 顶 板 锚 网进行 加 固 ， 能 ４ ｍ， 只 通过 绞架 进行 临时 支护 ， 冒顶 区绞架 如图 ２所示 ， 其 巷 道断 面与煤 层层 位如 图 ３所 示 。
６４ ５． ． ４５
■ ，带璃属 二为暗粉光半 １灰煤若泽亮 煤主层砂以石 层，状结石为 黑 条玻，型 煤厚，，长 。 ，构英 色 含