高含水期断层带注浆加固技术研究.docx

高含水期断层带注浆加固技术研究 1 巷道断面、支护 杏花矿区东采区可开采28号和30号采井层，实际开采深度为910m。这是一个深层采区，矿压很大，需要高水平的道路保护强度。2009年5月28日，28号右侧运输道路设计建筑面积为970m，煤层倾角为12.15，平均煤厚为3.0m。采用AM-50综掘机掘进, 巷道断面及支护方式见表1, 岩层柱状见表2。 底板标高为-661.8 m, 施工至230 m时工作面遇到一处正断层, 落差2.8 m, 该断层带破碎夹泥、裂隙淋水, 断层带总宽约8 m, 为含水断层, 涌水量3.2 m3/h。通过合理分析和考察, 决定对28号右二运输巷断层带采用注射马丽散化学聚合脂加固再配合传统锚杆、锚索支护。 2 机械的工作原理 马丽散是由两种成分组成的聚亚胶脂产品, 具有高度粘合力和很好的机械性能, 注入地层后, 低粘度混合物保持液体状态几秒钟, 渗透细小的裂缝, 发生膨胀和粘结, 有效地加固围岩松动圈, 使之成为整体, 提高了围岩的整体承载能力, 从而控制巷道顶板的垮落。 3 压胶注浆施工 2) 马丽散树脂与催化剂的配合比, 体积比1∶1, 重量比1∶1.17。 3) 注浆压力。根据围岩性质, 确定注浆压力为5～8 MPa。 4) 注马丽散树脂支护的施工设备及材料。使用小型多功能气动注浆泵, 采用双液注浆系统。注浆设备材料, 见表3。 5) 施工工艺。 马丽散施工工艺:打眼→埋设注浆管→安装封口器→用高压胶管连接注射枪和注浆泵→将两根吸管分别插入装有马丽散树脂和催化剂的桶内→开泵注浆→冲洗机具→停泵→拆卸注射枪。 使用风钻套钎打眼, 眼孔直径42 mm, 孔深5 m。 每孔注浆量根据注浆压力确定, 施工时必须严格控制注浆压力, 当注浆压力达到5～8 MPa或出现大面积漏浆 (漏浆量=泵的注入量) 时, 即可换孔注浆或停止注浆。 注浆顺序:由下而上顺序进行。 本次加固巷道24 m, 共6个循环, 施工中收集的注浆数据, 见表4。 (注:每循环按掘进方向左帮底部注孔编号为1号, 顺时针方向依次为2号、3号、4号) 。 6) 施工中出现的问题与采取的措施。一是浆液从钻孔和封口器之间、或迎头煤岩体裂隙中渗透、冒出。二是用水冲洗机具不彻底造成堵管。采取的措施:根据煤岩体裂隙发育情况, 合理地确定封口器埋设的深度。埋设前将封口器位置注孔内的煤粉块清理干净, 保证封口器膨胀后与孔壁结合紧密。对煤岩渗透出的少量浆液采用棉纱封堵, 若冒出浆液过大则要重新布孔重新注浆, 确保注浆效果。每循环注完后要用机油对所有的管路进行清洗一遍, 确保管路无残留浆液凝固。 4 加固技术特点 4.1 打锚杆锚索 这种加固顶板方法新颖。过去加固顶板一般采用的是机械方法或者物理方法, 如架棚挑棚、打锚杆锚索。注马丽散是一种新颖的化学加固方法, 它是由树脂和催化剂两种基本成分, 注入煤岩层几秒钟后, 经过化学反应生成的聚亚胶脂产品, 开始膨胀, 对围岩松动圈裂隙进行充填, 对破碎松散体进行粘结, 使之成为整体, 提高了围岩的稳定性和抗压承载能力。 4.2 围岩岩体安全保障 未注马丽散前, 该断层面的顶板是破碎的围岩岩体, 掉顶严重, 安全威胁大, 注马丽散后, 顶板状态良好, 未发生冒顶现象, 保证了作业安全可靠性。 4.3 注射泵注浆注浆设计 1) 工艺简单, 操作简便。多功能注浆泵体积小, 重量轻, 压风作动源, 正常操作两人即可 (一人观察巷道顶帮, 若漏浆用棉纱封堵;一人更换原料, 观察注射泵的运转情况) 。 2) 注浆前, 不需喷浆封闭巷道帮顶。 3) 专用封口器的设计合理。封口器一端有垫片, 在开始注浆时, 浆液在封口器内膨胀将封口器与孔壁密合, 继续注浆当浆液压力达一定值时, 浆垫片冲开, 浆液便经注浆管注入岩层。较其它方法封口简单, 省时。 4) 马丽散树脂和催化剂两种原料分别用塑料桶装, 携带搬运方便, 便于井下施工。 4.4 注浆压力和注浆压力 根据地质预报确定异常带的位置, 提前加固, 既保证施工安全, 又能节约浆液消耗。每一循环注浆参数应根据掘进后煤岩的破碎情况及时调整, 注浆压力应根据现场围岩的性质决定。掘进过程中, 每班安装的锚杆要用扭矩扳手和液压测力计逐根进行检测, 凡扭紧力达不到120 N·m的锚杆要当班补打安装, 并将检测结果记入专用记录本中备查。 5 破碎区域巷道表面位移观测 破碎带经注射马丽散加固后, 施工锚杆、锚索支护, 使破碎的围岩体形成连续的整体, 再加上锚索、锚杆的应用, 使连续的整体与岩层上方稳定区域形成稳定的联合体。施工过程中, 要对破碎区域巷道表面位移情况及时进行观测, 区域内每 10 m设一组检测断面, 每组检测断面设4个检测点, 即拱顶、底板及两帮腰线处各设1个, 每24 h检测一次, 并