振兴煤矿掘进松软煤层注浆技术的应用
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摘要：本文着重论述了采用超前刹杆、先注后掘、29U拱形可缩型铁棚、钢网喷碹联合支护的技术在掘进松软煤层时的应用
关键词：松软煤层、超前刹杆、先注后掘
中图分类号：F403.6
0前言：松软煤层在掘送巷道时，顶板抽漏一直是困扰现场施工人员的难题，尤其是煤体特别破碎时，更增加了施工的难度，为解决这个问题，我们尝试过多种方法，效果都不太明显；后来采用了先向煤体注浆，后掘送巷道的方法，取得了非常好的效果。
1概述：振兴煤矿是龙煤集团鹤岗分公司下属的一个国有重点煤矿，位于鹤岗矿区中部，于1990年成立，将原兴山六井改为振兴矿一采区，由于资源枯竭于2000年关闭，后将原新一矿大五槽井划归振兴矿，经过改扩建，该井设计生产能力42万吨年，现实际生产能力42万吨年；井田南北走向1.3公里，倾斜3.14公里，面积4.0686平方公里，全矿煤炭地质储量2419.29万吨，可采储量1119.3万吨，煤系地层含可采煤层13个，总厚度55.8米，开拓方式为多水平集中石门分区布置。
三水平中部区18# 层左一段采面概况：地表标高285m， 风道标高在-197m～-216m之间，机道标高在-228m～-262m之间。本区地质构造复杂，该回采工作面附近发育有8个断层，从上至下分别为F13、F2、F40、F20、F18、F5、F4和F3断层，其中F40为压扭性逆断层，走向近南北，倾向西东，落差25m～40m，其它为张性断层，该区断层分布特点是受F13、F18分区大断层的影响，区域内次生构造发育，且次生构造多为顺倾斜分布，在倾斜方向呈扫帚型展布，在走向方向上呈条带型分布，该区内断层密度较大，对煤岩层破坏严重。
18#层直接顶板为细砂岩，厚度2--3米，灰黑色含炭质，易冒落，老顶为中砂岩，厚度为13--15米，坚硬，局部夹粗砂岩及细砂岩，分选性差，底板为细砂岩，厚度为9米，坚硬，局部夹煤线；根据在本区18#层临区开采实践，按局顶板直观形象分类法，本区顶板定性为稳定顶板。
该工作面走向长290m，倾斜长110m，煤层厚度平均8m，属特厚煤层，煤质中硬，煤层赋存稳定，，煤层（平均）倾角15?，煤层产状变化大，走向较稳定。
工作面储量：290×110×8×1.4×0.8530.1万吨。
采煤方法是采用走向长壁并联顶梁液压支架放顶煤采煤方法，炮采回采工艺。工作面采高2.0m，放煤高度6.0m，采放比1：3。
该煤层自然发火期为6～12月，属一类发火煤层。煤尘爆炸指数为34.75%。工作面绝对瓦斯涌出量为12m3/min，相对瓦斯涌出量为17.28m3/t，煤质含灰分36.61%，挥发分29.24～39%，容重1.4M3/T。
2 超前刹杆、先注后掘、29U拱形可缩型铁棚、铺钢网喷碹联合支护技术在掘进松软煤层时的应用原理分析
工作面前进作业时，首先沿巷道走向方向施工前探刹杆，埋设注浆枪，注浆固化煤体，待浆液凝固后前进施工巷道，铺网架棚、喷碹为一循环，依次进行下一循环作业。
3 施工方法
在施工过程中，必须采取“超前刹杆、先注后掘、短段掘支”的施工方法。
1）、埋设超前刹杆：在工作面最前方铁棚上方沿巷道荒径拱基线上按间距0.3米埋设超前铁刹杆，铁刹杆选用Ф28mm螺纹钢，长度2.5米。巷道每前进1.6米埋设1排。
2）、注浆：埋设好超前铁刹杆后，进行埋设注浆枪，长度2.5米，间距1米，注浆枪与巷道顶板夹角为30°，每排7根，排距1.6米。注浆采用双液浆，水泥和水玻璃浆。
3）、掘进：短段掘进不超过1.1米，掘进以风镐为主，尽量不放炮或放小炮。
3.1注浆设备和材料
1）、注浆设备：注浆泵选用2ZBQ-11.5/3型气动注浆泵，注浆管采用25mm的高压胶管。注浆设备及材料、参数必须满足安全技术质量要求。
2）、注浆材料：注浆施工中所需材料主要有水泥、注浆枪、水玻璃等。
①水泥：采用425#普通硅酸盐水泥，出厂日期超过三个月禁用。
②水玻璃：采用36玻镁度水玻璃，模数M=3.2，比重为：1.3303千克/升。
③注浆枪：主要由杆头、杆体组成，枪体为1″无缝钢管，它分为螺纹段（车1″管扣，长50mm）和注浆段（长2450mm），在注浆段上钻有交叉分布的注浆孔。
3）、注浆采用双液浆，双液浆中水泥浆液材料的质量配比为0.6：1～1∶1水泥，水泥浆液与水玻璃的体积比为：1：0.8。
3.2注浆技术参数
注浆参数主要包括：注浆孔深度、注浆压力、浆液扩散半径、注浆孔间排距、浆液注入量。
1）、注浆孔深度为2500mm，其中有效注浆长度为1600 mm；注浆的原则应能使外侧的松动圈煤层得到双液浆的充分灌注固结，即注浆加固硬度增大。
2）、注浆压力为：初压0.2～0.3MPa，终压0.8MPa。
3）、浆液扩散半径为1200mm。
4）、注浆孔间排距为：1000×1600mm；
3.3注浆施工工艺及过程
1）、埋设注浆枪：施工时，煤层松软可以利用风动凿岩机将注浆枪直接打入开始注浆，以后遇到煤质较硬时可用风动凿岩机重新开孔打眼，孔径32mm，钻完孔后要及时向孔内下注浆枪，注浆枪安装要保证孔口不泄漏。
2）、封孔：采用水泥、水、砂子与水玻璃配制的沙浆封孔。材料质量配比为16：8：8：1（水泥：水：沙子：水玻璃），封孔长度为250～350mm。
3）、注浆：为控制凝胶时间，注浆方式采用双液浆注浆，注浆时水泥浆和水玻璃体积配比为1：0.8；注浆过程中如跑浆，要及时用封堵材料封堵，大面积跑浆时，可停一段时间再注。注浆达到规定压力，再持续1-2分钟，压力表无变化或压力继续增长，即可停止注浆；一个孔未注完不得停止注浆，要保证浆液的连续性，每孔按注浆量控制结束标准： 0.46 米3/孔。
3.4架棚施工
1）、 架棚时按巷道设计断面施工，使用29U拱形可缩型铁棚。
2）、钢支架间距（中―中）800mm，偏差为±50mm。
3）、支架的前倾、后仰偏差为±1度。
4）、支架连接部分安装要严实合缝，螺栓齐全戴紧。每架钢支架用4个卡子，每侧两个，每两个卡子中心距为250mm。
5）、支架按间距0.5m排布铁刹杆（铁刹杆规格为￠25～32螺纹钢）并打5道牢固的撑拉杆（撑拉杆用￠25～32螺纹钢加工）上铺双层钢网。
6）、架棚结束后及时初喷，喷碹以封闭严密不漏煤为宜。
结论：本文通过对超前刹杆、先注后掘、29U拱形可缩型铁棚、铺钢网喷碹联合支护在掘进松软煤层时应用的分析，提出了在掘进松软煤层时，采用超前刹杆、先注后掘、29U拱形可缩型铁棚、铺钢网喷碹联合支护方式，能够防止施工中煤层顶板抽漏，确保正常施工，经实践证明是可行的，至于在施工中存在的问题和不足，应在今后的实践中有待进一步的解决和完善。