基于地質(zhì)環(huán)境注漿的辦法分析
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1問(wèn)題提出
富力礦－450m南18－2層綜放工作面，走向長(zhǎng)670m，面長(zhǎng)100m，傾角34°，可采儲(chǔ)量738kt，于2010年3月1日開(kāi)采，在距停采線55m時(shí)，工作面頂煤破碎，斷層構(gòu)造多，致使煤壁片幫、頂板抽漏嚴(yán)重，6月13日，在37～66組支架處開(kāi)始擴(kuò)幫，上雙層金屬頂網(wǎng)，2m橫山木梁，間距0．75m，開(kāi)邦進(jìn)度1．6m，每刀留底0．15m，共開(kāi)3次，進(jìn)4．8m。但47～54組仍然抽漏，從7月5日，硬幫開(kāi)始注瑞米材料加固頂煤，到7月19日工作面回風(fēng)出現(xiàn)CO，工作面停產(chǎn)進(jìn)行充沙灌漿7月29日封閉。分析這次停產(chǎn)事故的直接原因是該煤層地質(zhì)條件較差，表現(xiàn)在局部煤質(zhì)松軟，裂隙發(fā)育，斷層較多，傾角很大，頂煤易抽漏，難以控制，造成頂板空而不實(shí)，支架不接頂，大面積倒架，推進(jìn)度緩慢。頂板的空而不實(shí)也造成頂煤和軟幫煤炭與空氣充分接觸自燃升溫。在控制頂板抽漏的過(guò)程中，人工鋪設(shè)假頂，致使軟幫煤炭放不凈，在加固煤體過(guò)程中大量使用了化學(xué)加固材料，化學(xué)反應(yīng)放出的大量熱量加速了煤炭的自燃，CO升高，工作面被迫停產(chǎn)處理，給礦井造成較大損失。經(jīng)過(guò)此次事故，使我們認(rèn)識(shí)到，對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、易抽易漏的工作面，加固工作面硬幫及頂板時(shí)，既要能充填地質(zhì)構(gòu)造帶的裂隙，又能結(jié)膠并加固松散頂板和煤質(zhì)，并且對(duì)防滅火工作有利、消除發(fā)火隱患。為了找到既要保證壓注有流動(dòng)性、滲透性，又能有效結(jié)膠的漿液，經(jīng)過(guò)大量嘗試，以粉煤灰、水泥、水玻璃混合液效果明顯，成本低又有利于防火。2011年6月份在該礦－450m中22層6001綜放工作面進(jìn)行了實(shí)踐，取得較好的效果。
2注漿工藝
自制氣動(dòng)攪拌機(jī)1臺(tái)、Φ25mm和Φ16mm高壓橡膠管路，Φ42mm封孔器、與其配套的曲撓管，Φ19mm風(fēng)管30m自制全功能注液槍、維修工具若干，ZQS－22／2．0型風(fēng)煤鉆1臺(tái)，Φ42mm麻花套釬子（摁豆接頭）8根。注漿材料水泥：采用PC32．5普通硅酸鹽水泥，絕對(duì)密實(shí)容重3150kg／m3，松散容重1000～1300kg／m3，緊密容重1500～1900kg／m3，使用時(shí)距出場(chǎng)日期嚴(yán)禁超過(guò)3個(gè)月，做到運(yùn)輸、裝卸不混入雜質(zhì)。水玻璃：采用38玻鎂度水玻璃，模數(shù)為3．2，比重為1．3551kg／L。水玻璃又叫硅酸鈉俗稱泡花堿，它與水泥漿的化學(xué)反應(yīng)有兩個(gè)過(guò)程。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看，當(dāng)水玻璃玻鎂度為38時(shí)，水玻璃用量越多，脫水過(guò)程越快，最快達(dá)到12秒鐘，但這對(duì)漿體在煤體裂隙中的延伸流動(dòng)不利，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室和注漿泵柱塞腔直徑比以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐做對(duì)比，最后選擇了1∶0．25的配比關(guān)系。水泥漿的制備參考成熟雙液漿配比比例作為基礎(chǔ)參數(shù)，確定4個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比。方案一中水∶水泥為1∶1；方案二中水∶水泥為0．9∶1；方案三中水∶水泥為1．1∶1；方案四中水∶水泥（加入5％的粉煤灰作為添加劑）為1∶1。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，吸取多次堵管、堵泵的教訓(xùn)，考慮到制漿、打壓、輸送、凝固時(shí)間，最后選用方案四。水泥漿液的比重與使用水泥品種、細(xì)度、添加劑含量、水溫及漿液攪拌時(shí)間有關(guān)。PC32．5普通硅酸鹽水泥在現(xiàn)場(chǎng)制漿，通常使用比重計(jì)來(lái)檢查漿液的水灰比，當(dāng)水灰比（含5％的粉煤灰）為1∶1時(shí)，水泥漿的比重約為1．48。注漿參數(shù)注漿孔深4．0～8．0m，仰角25°～30°，注漿孔間距3．0m（即2組支架），注漿材料的質(zhì)量比為3∶4∶1∶0．2（水∶水泥∶水玻璃∶粉煤灰），注漿壓力為6～10MPa，注漿擴(kuò)散半徑為0．8～2．5m，流量控制在注入量8～15L／min，根據(jù)煤幫滲漏情況、煤體破碎情況和實(shí)際注入效果確定。
3施工順序
接風(fēng)管作業(yè)地點(diǎn)敲幫問(wèn)頂檢查風(fēng)煤鉆和套鉗子打眼；接Φ25mm和Φ16mm管路安裝連接裝置各種閥門；安裝、調(diào)試攪拌桶和氣動(dòng)泵填料攪拌等待命令；運(yùn)料水泥、粉煤灰和水玻璃人工添加；預(yù)埋封孔器連接注液槍系統(tǒng)分別連Φ16mm和Φ13mm管路。平行作業(yè)調(diào)試流量發(fā)出注漿命令觀察注漿情況注滿后停泵重復(fù)以上工序沖洗系統(tǒng)檢修保養(yǎng)結(jié)束。
作者：張鵬單位：龍煤礦業(yè)集團(tuán)公司鶴崗分公司富力煤礦
