一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法技术

技术编号:13621245 阅读:21 留言:0更新日期:2016-08-31 14:39
本发明专利技术提供了一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法。该方法通过选用一种矿用早强深孔注浆材料配合高压大流量注浆泵,采取提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆的工艺,解决了大采高、放顶煤等高产高效采煤工作面常会遇到的片帮问题,该方法不影响工作面生产,并且从本质上改善了煤体的力学性质,重塑了煤体的整体性,具有良好的推广性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及综采工作面煤壁片帮防治领域,特别是指一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法
技术介绍
当前煤炭工业正朝着高产高效的大型机械化方向发展,大采高采煤法由于具有高产高效的突出优势,纷纷应用于我国许多矿区;然而大采高采煤法由于工作面推进速度往往较快一天可达十米以上且其采高较大,一般大于6m,工作面煤壁在开采过程中尤其是在末采阶段极易发生片帮现象,片帮之后严重影响工作面的生产安全并且耽误生产进度。当前防治工作面煤壁片帮的方式一般是改进支护设备或工作面煤壁注浆;对于前者由于不能从根本上改善煤体的力学性质,在一些煤质松软的矿区往往得不到很好的防片帮效果;对于后者由于在工作面煤壁直接注浆作业,会大大干扰工作面的正常生产,也较少采用;此外如果在工作面平巷直接打孔注浆可能会遇到打钻作业跟不上生产进度的情况或者会遇到因注浆时机选择不合理,煤体裂隙尚未发育而导致浆液注不进的情况;由于高产高效采煤工作面推进速度较快,如果选用的注浆材料不合理,也可能会遇到浆液结石体强度提升跟不上工作面推进速度的情况;故本专利技术人根据高产高效采煤工作面的时空转化关系及围岩裂隙演化规律,选用一种矿用早强深孔注浆材料,提出了提前成孔并在工作面超前支承压力区深孔注浆的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对综采工作面特别是大采高工作面在生产中常遇到的片帮难以有效处理的问题,提出了煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法。本专利技术的技术方案是这样实现的:一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法,其步骤包括:提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆四个工艺流程;(1)提前成孔:超前采煤工作面(1)≥200m,沿工作面运输平巷(2)、回风平巷(3)或主撤巷道(5)进行打钻作业,提前钻成注浆孔(4),钻孔深度覆盖整个超前采煤工作面的长度;(2)插管工艺:钻孔浅部距孔口10m~20m范围内插入无缝钢管(9),钻孔深部直至孔底需插入PE管(7);(3)封孔工艺:首先,将一节长度为10m~20m的铝塑管(10)插入钻孔中并在孔口处塞入棉纱(8)封堵钻孔;然后,将铝塑管(10)与双液注浆系统连通;最后,采用双液注浆材料进行封孔,在封孔过程中,缓慢将铝塑管(10)由里向外拉出。超前支承压力区注浆工艺中,注浆时机选择在工作面的超前支承压力影响范围覆盖钻孔区域时,一般超前采煤工作面15m~30m,此时采用两套注浆设备在工作面两平巷或主撤巷道内平行作业。超前支承压力区注浆工艺中,采用单液注浆设备及材料。所述沿工作面两平巷或主撤巷道内的钻孔分上下两排,上下两排钻孔呈三花眼布置,孔径为75或94mm,钻孔仰角一般为1°~3°,钻孔左右间距为5m~10m,上下排距为1.5 m~3m。所述的无缝钢管(9)及 PE管(7)每节均为2m,PE管直径为32mm,无缝所述在孔口处的无缝钢管(9)末端焊有一个截止阀(11)。步骤2中所述的双液注浆系统由一台小型气动双液注浆泵(14),两台气动搅拌机(13)、输浆管路及连接件组成。步骤3中所述的双液注浆材料为一种无机双液速凝注浆材料。所述的单液注浆材料为超细水泥改性材料,该材料使用水灰比为0.6~0.8:1,3d龄期单轴抗压强度可达20MPa以上。所述的单液注浆设备主要由单液高压大流量液压注浆泵(12)及电动或气动搅拌机(13)组成,其中注浆泵额定流量≥50L/min,额定压力≥30 MPa。本专利技术的有益效果是:1.从本质上改善了煤体的力学性质,重塑了破碎煤岩的完整性,从而避免了受采动影响所导致煤壁片帮现象的发生。2.采用提前成孔的办法,避免了直接在工作面开孔而影响工作面生产进度的情况,并且采取在工作面上下平巷或主撤巷道内同时进行注浆作业,大大缩短了注浆时间,充分适应高产高效采煤工作面快速推进的需要。3.成孔后及时插管可避免钻孔受采动影响而塌孔的问题,并且可以使浆液从钻孔深部在泵压作用下沿钻孔向浅部区域流动,保证了整个钻孔覆盖区域的加固效果。4.选择合理的注浆时机,即工作面超前支承压力区开始影响钻孔区域时,即图1中原岩应力区与应力升高区分界处,由于此时煤体裂隙逐渐发育,可注性强,注浆效果明显,并且可以保证浆液结石体具有一定的强度发展时间。5.采用单液超细水泥改性材料作为注浆材料,由于其粒径较小且凝结时间比双液材料相对较长,可大大提高浆液的渗透性与扩散效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1注浆系统示意图;图2回采巷道钻孔布置平面示意图;图3主撤巷道钻孔布置平面示意图;图4 巷帮钻孔布置示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法,其步骤包括:提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆四个工艺流程;(1)提前成孔:超前采煤工作面1≥200m,用液压钻机沿工作面运输平巷2、回风平巷3或主撤巷道的表面5进行打钻作业,提前钻成注浆孔4,钻孔深度覆盖整个工作面长度,其中钻孔在巷帮分上下两排,上下排钻孔呈三花眼布置,孔径75mm,钻孔仰角为2°,钻孔左右间距为5m,上下排距为2m;(2)插管工艺:在成孔后,将直径为32mm的PE管7按每节2m逐节插入钻孔中,PE管7之间用连接件相连,在距孔底10m范围内的PE管7上需开对穿射浆孔,孔径为10mm,孔距为1m;然后在钻孔浅部距孔口10m范围内插入无缝钢管9,在与PE管7相连的一节无缝钢管9上需缠上棉纱,并用铁丝捆牢;(3)封孔工艺:首先,将一节长度为10m~20m的铝塑管10插入钻孔中并在孔口处塞入棉纱8封堵钻孔;然后,将铝塑管10与双液注浆系统连通;最后,采用双液注浆材料进行封孔,在封孔过程中,缓慢将铝塑管10由里向外拉出,等待30min浆液充分凝固后,封孔即完成。待工作面推进至距钻孔30mm时,连接注浆系统,选用两套注浆设备,在工作面上下两平巷进行平行注浆作业,待压力值达到20MPa后停止注浆作业并关闭截止阀。超前支承压力区注浆工艺中,采用单液注浆设备及材料。所述在孔口处的无缝钢管9末端焊有一个截止阀11。步骤2中所述的双液注浆系统由一台小型气动双液注浆泵14,两台气动搅拌机13、输浆管路及连接件组成。步骤3中所述的双液注浆材料为一种无机双液速凝注浆材料。所述的单液注浆材料为超细水泥改性材料,该材料使用水灰比为0.6~0.8:1,3d龄期单轴抗压强度可达20MPa以上。所述的单液注浆设备主要由单液高压大流量液压注浆泵12及电动或气动搅拌机13组成,其中注浆泵额定流量≥50L/min,额定压力≥30 MPa。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已,并不用以限制本专利技术,凡在本专利技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发本文档来自技高网...
一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法

【技术保护点】
一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法,其特征在于:其步骤包括:提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆四个工艺流程;(1)提前成孔:超前采煤工作面(1)≥200m,沿工作面运输平巷(2)、回风平巷(3)或主撤巷道(5)进行打钻作业,提前钻成注浆孔(4),钻孔深度覆盖整个超前采煤工作面的长度;(2)插管工艺:钻孔浅部距孔口10m~20m范围内插入无缝钢管(9),钻孔深部直至孔底需插入PE管(7);(3)封孔工艺:首先,将一节长度为10m~20m的铝塑管(10)插入钻孔中并在孔口处塞入棉纱(8)封堵钻孔;然后,将铝塑管(10)与双液注浆系统连通;最后,采用双液注浆材料进行封孔,在封孔过程中,缓慢将铝塑管(10)由里向外拉出。

【技术特征摘要】
1. 一种煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法,其特征在于:其步骤包括:提前成孔、插管、封孔、超前支承压力区注浆四个工艺流程;(1)提前成孔:超前采煤工作面(1)≥200m,沿工作面运输平巷(2)、回风平巷(3)或主撤巷道(5)进行打钻作业,提前钻成注浆孔(4),钻孔深度覆盖整个超前采煤工作面的长度;(2)插管工艺:钻孔浅部距孔口10m~20m范围内插入无缝钢管(9),钻孔深部直至孔底需插入PE管(7);(3)封孔工艺:首先,将一节长度为10m~20m的铝塑管(10)插入钻孔中并在孔口处塞入棉纱(8)封堵钻孔;然后,将铝塑管(10)与双液注浆系统连通;最后,采用双液注浆材料进行封孔,在封孔过程中,缓慢将铝塑管(10)由里向外拉出。2.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法,其特征在于:超前支承压力区注浆工艺中,注浆时机选择在工作面的超前支承压力影响范围覆盖钻孔区域时,一般超前采煤工作面15m~30m,此时采用两套注浆设备在工作面两平巷或主撤巷道内平行作业。3.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法,其特征在于:超前支承压力区注浆工艺中,采用单液注浆设备及材料。4.根据权利要求1所述的煤矿综采工作面超前支承压力区深孔注浆工艺与方法,其特征在于:所述沿工作面两平巷或主撤巷道内的钻孔分上下两排,上下两排钻孔呈三花眼布置,孔径为75或94m...

【专利技术属性】
技术研发人员:熊祖强刘旭锋王俊杰王雨利曹建波张耀辉袁印张建锋陈兵李东华洪紫杰
申请(专利权)人:河南理工大学山西晋煤集团技术研究院有限责任公司
类型:发明
国别省市:河南;41

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