基于地質(zhì)環(huán)境注漿的辦法分析

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1問題提出

富力礦－450m南18－2層綜放工作面，走向長670m，面長100m，傾角34°，可采儲量738kt，于2010年3月1日開采，在距停采線55m時，工作面頂煤破碎，斷層構(gòu)造多，致使煤壁片幫、頂板抽漏嚴重，6月13日，在37～66組支架處開始擴幫，上雙層金屬頂網(wǎng)，2m橫山木梁，間距0．75m，開邦進度1．6m，每刀留底0．15m，共開3次，進4．8m。但47～54組仍然抽漏，從7月5日，硬幫開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，支架不接頂，大面積倒架，推進度緩慢。頂板的空而不實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程中，人工鋪設(shè)假頂，致使軟幫煤炭放不凈，在加固煤體過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)過此次事故，使我們認識到，對于地質(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，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性、滲透性，又能有效結(jié)膠的漿液，經(jīng)過大量嘗試，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綜放工作面進行了實踐，取得較好的效果。

2注漿工藝

自制氣動攪拌機1臺、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，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，絕對密實容重3150kg／m3，松散容重1000～1300kg／m3，緊密容重1500～1900kg／m3，使用時距出場日期嚴禁超過3個月，做到運輸、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)有兩個過程。從實驗的結(jié)果看，當(dāng)水玻璃玻鎂度為38時，水玻璃用量越多，脫水過程越快，最快達到12秒鐘，但這對漿體在煤體裂隙中的延伸流動不利，通過實驗室和注漿泵柱塞腔直徑比以及現(xiàn)場實踐做對比，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個方案進行對比。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)過反復(fù)實驗，吸取多次堵管、堵泵的教訓(xùn)，考慮到制漿、打壓、輸送、凝固時間，最后選用方案四。水泥漿液的比重與使用水泥品種、細度、添加劑含量、水溫及漿液攪拌時間有關(guān)。PC32．5普通硅酸鹽水泥在現(xiàn)場制漿，通常使用比重計來檢查漿液的水灰比，當(dāng)水灰比（含5％的粉煤灰）為1∶1時，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、煤體破碎情況和實際注入效果確定。

3施工順序

接風(fēng)管作業(yè)地點敲幫問頂檢查風(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)試攪拌桶和氣動泵填料攪拌等待命令；運料水泥、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)集團公司鶴崗分公司富力煤礦