一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法技术

本发明专利技术公开了一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法，确定加固范围：基于巷道矿压显现特征和类似条件巷道变形特点与预设范围相符合时，则确定注浆加固操作及其沿空顺槽的注浆加固范围，且沿空顺槽的注浆加固范围包括加固长度、加固部位；选择加固材料：针对具体的加固部位，采用普通硅酸盐水泥、高分子材料或新型无机加固材料去做出加固操作；设计加固方案：确定注浆时机、设计加固方式和布孔参数；设计加固方案：确定注浆时机、设计加固方式和布孔参数；本发明专利技术是改变高地压三软煤层沿空顺槽的传统支护方法，实现巷道维护由传统事后修复向超前主动加固转变，保证沿空顺槽的支护稳定，避免边掘边修、边采边修的现象。

【技术实现步骤摘要】
一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法
本专利技术涉及煤矿巷道围岩注浆
，具体是一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法。
技术介绍
近年来，留设区段小煤柱的工作面布置方式得到广泛采用；留设区段小煤柱布置方式，具体地说，就是把准备工作面顺槽布置在相邻采空区一侧的低应力区煤体中，较完全沿空布置方式，留设的小煤柱可有效隔离老空区瓦斯和水，防治窜入新掘顺槽，并减少向老空区漏风，较留设大煤柱布置方式，消除了煤柱应力集中，提高了煤炭资源回采率；留设区段小煤柱布置的沿空顺槽，一般采用锚网索支护，特殊条件下采用架棚支护或架锚复合支护，地压小、煤体硬，上述支护一般可满足回采使用要求，但对于高地压三软煤层的沿空顺槽，由于煤岩体裂隙发育、松软破碎，受老空区侧向支承压力和回采超前支承压力叠加影响，巷道变形破坏严重，表现为顶板下沉量大、底鼓严重和帮部位移量大，必须投入大量力量进行返修，对工作面安全高效回采十分不利；针对以上缺陷，现提出解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决高地压三软煤层沿空顺槽现有支护技术存在的缺陷，提出了一种新的超前注浆加固方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法，包括如下步骤：(1)确定加固范围：基于巷道矿压显现特征和类似条件巷道变形特点与预设范围相符合时，则确定注浆加固操作及其沿空顺槽的注浆加固范围，且沿空顺槽的注浆加固范围包括加固长度、加固部位；(2)选择加固材料：针对具体的加固部位，采用普通硅酸盐水泥、高分子材料或新型无机加固材料去做出加固操作；(3)设计加固方案：确定注浆时机、设计加固方式和布孔参数；(4)合理工艺施工：根据预设的封孔方法、注浆设备配置、浆液配比、注浆压力控制、注浆顺序和防漏液措施，并依此进行工艺施工；其中，步骤(1)中的沿空顺槽的注浆加固范围内的加固部位，是指小煤柱加固，小煤柱加固和顶板加固，小煤柱、顶板加固和回采帮加固，小煤柱加固、顶板加固、回采帮加固和底板加固的四种情形之一；且注浆加固结构由回采煤帮注浆钢管、顶板注浆钢管、小煤柱侧注浆钢管、底板注浆钢管、沿空留巷小煤柱、回采工作面、顶板、泥岩底板、松动区和老空区组成；所述泥岩底板的一侧设置有老空区，所述泥岩底板的一侧还设置有沿空留巷小煤柱、回采工作面，且沿空留巷小煤柱与老空区为相邻设置，且沿空留巷小煤柱与回采工作面为相邻设置并互为配合结构，所述沿空留巷小煤柱、回采工作面和老空区的同侧均设置有顶板，且沿空留巷小煤柱、回采工作面、顶板和泥岩底板一同构成有松动区，经由顶板插入至松动区为顶板注浆钢管，经由泥岩底板插入至松动区为底板注浆钢管，经由沿空留巷小煤柱和回采工作面插入至松动区为回采煤帮注浆钢管。进一步的，选择注浆材料是决定加固效果的关键所在，当前供煤矿注浆加固的用料有硅酸盐水泥、高分子化学材料和新型无机加固材料，其中的水泥浆粒径大、凝固时间长、析水收缩和强度低，在煤岩体中扩散半径小或不扩散，不适宜作为本专利技术的注浆用料，高分子化学浆的成本高、与煤体接触易发生着火隐患，新型无机加固材料具有超细、速凝、不析水、无收缩、微膨胀、高流动性、高粘结性、抗压强度大、不产生高温和不含氯化物的特点，适宜作为本专利技术的注浆用料；加固操作中的小煤柱、回采帮煤体注浆和底板注浆选用JD-WJF-1型单组份料，当煤岩体含水率高于预设值、巷道周边裂隙超过预设值时，选用JDAQ-4型双组份料，而顶板注浆选用JDAQ-4型双组份料或JD-WJF-2型单组份料。进一步的，注浆时机分为边掘边注和边采边注，边掘边注的滞后掘进工作面不超过50m完成，边采边注处于回采工作面的支承压力影响范围外完成；加固方式采用钢管注浆、注浆锚杆注浆和注浆锚索注浆的三种形式之一或两种以上组合，小煤柱、回采侧煤体采用钢管注浆加固，顶板采用注浆锚索或注浆钢管注浆加固，底板采用注浆钢管或注浆锚杆注浆加固；布孔参数为注浆孔布置间排距、孔径、角度和深度，小煤柱加固的注浆孔视巷高采用双排矩形、三花或三排五花排布，间距1.0-2.0m、排距2.0-4.0m、孔径φ42mm、上排孔距离顶板0.5-1.0m、仰角10°-15°、下排孔距离底板0.5-1.0m、俯角10°-15°、中间排孔居中水平排布、注浆孔孔深为小煤柱宽度减2.0-2.5m；回采侧煤帮加固的注浆孔视巷高采用双排矩形、三花或三排五花排布，间距1.0-2.0m、排距2.0-4.0m、孔径φ42mm、上排孔距离顶板0.5-1.0m、仰角10°-15°、下排孔距离底板0.5-1.0m、俯角10°-15°、中间排孔居中水平排布，孔深4-6m；顶板加固的视巷宽布置两排、三排注浆锚索或注浆钢管，间距1.5-2.0m、排距2.0-3.0mm、中孔在巷道中心处，垂直顶板、两边孔距巷帮300-500mm、外扎20°-30°、孔深6-10m、孔径φ32mm或φ42mm；底板加固的视巷宽采用两排、三排注浆钢管或注浆锚杆，间距1.5-2.0m、排距2-3m、中孔在巷道中间处，垂直底板、两边孔距巷帮300-500mm，外扎20°-30°、孔深3-4m、孔径φ42mm或φ32mm。进一步的，采用注浆钢管注浆是按注浆实管、封孔器和注浆花管的方式布置，小煤柱、回采侧煤帮、底板注浆的封孔器置于距孔口1-2m处，顶板注浆的封孔器置于距孔口3-4m处，注浆设备采用BYSB80/28-18.5kw液压注浆泵、JDW500-B气动搅拌桶，注浆压力在孔深4.0m以下为3-5MPa、在孔深4m以上为5-8MPa，当达到注浆压力上限时，立即停止注浆，当注浆过程出现漏浆时，采用间歇式注浆、跳跃式注浆和多次循环注浆，注浆顺序为先下部后上部，先初注后复注，水灰比为0.3-0.4:1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)注浆材料及其注浆加固结构的选用、设置合理，采用JD系列的新型无机加固材料替代普通硅酸盐水泥或高分子材料作为沿空顺槽周边煤岩体的注浆加固用料，可注性强，结合强度高；(2)注浆浆液将松散破碎的煤岩体胶结为整体，提高煤岩体的自稳能力和承载强度，同时注浆浆液封堵围岩裂隙、隔绝空气，以防止围岩风化和锚杆、锚索锈蚀，并防止围岩被水浸湿而降低围岩的自身强度，小煤柱注浆避免沿空侧瓦斯渗漏、漏风，杜绝瓦斯和火灾隐患；(3)注浆使端锚的普通锚杆、锚索变成全长锚固锚杆、锚索，并将多层组合、拱联为整体，共同承载去提高支护结构的整体性，注浆后的喷层壁充填密实，保证荷载均匀作用于喷层和支架上，避免出现应力集中点而破坏的现象；(4)改变高地压三软煤层沿空顺槽的传统支护方法，实现巷道维护由传统事后修复向超前主动加固转变，保证沿空顺槽的支护稳定，避免边掘边修、边采边修的现象。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明；图1为本专利技术的注浆加固结构的整体结构示意图；图2为本专利技术的小煤柱帮部注浆孔布置的剖面示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)确定加固范围：基于巷道矿压显现特征和类似条件巷道变形特点与预设范围相符合时，则确定注浆加固操作及其沿空顺槽的注浆加固范围，且沿空顺槽的注浆加固范围包括加固长度、加固部位；/n(2)选择加固材料：针对具体的加固部位，采用普通硅酸盐水泥、高分子材料或新型无机加固材料去做出加固操作；/n(3)设计加固方案：确定注浆时机、设计加固方式和布孔参数；/n(4)合理工艺施工：根据预设的封孔方法、注浆设备配置、浆液配比、注浆压力控制、注浆顺序和防漏液措施，并依此进行工艺施工；/n其中，步骤(1)中的沿空顺槽的注浆加固范围内的加固部位，是指小煤柱加固，小煤柱加固和顶板加固，小煤柱、顶板加固和回采帮加固，小煤柱加固、顶板加固、回采帮加固和底板加固的四种情形之一；/n且注浆加固结构由回采煤帮注浆钢管(1)、顶板注浆钢管(2)、小煤柱侧注浆钢管(3)、底板注浆钢管(4)、沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)、顶板(7)、泥岩底板(8)、松动区(9)和老空区(10)组成；/n所述泥岩底板(8)的一侧设置有老空区(10)，所述泥岩底板(8)的一侧还设置有沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)，且沿空留巷小煤柱(5)与老空区(10)为相邻设置，且沿空留巷小煤柱(5)与回采工作面(6)为相邻设置并互为配合结构，所述沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)和老空区(10)的同侧均设置有顶板(7)，且沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)、顶板(7)和泥岩底板(8)一同构成有松动区(9)，经由顶板(7)插入至松动区(9)为顶板注浆钢管(2)，经由泥岩底板(8)插入至松动区(9)为底板注浆钢管(4)，经由沿空留巷小煤柱(5)和回采工作面(6)插入至松动区(9)为回采煤帮注浆钢管(1)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)确定加固范围：基于巷道矿压显现特征和类似条件巷道变形特点与预设范围相符合时，则确定注浆加固操作及其沿空顺槽的注浆加固范围，且沿空顺槽的注浆加固范围包括加固长度、加固部位；
(2)选择加固材料：针对具体的加固部位，采用普通硅酸盐水泥、高分子材料或新型无机加固材料去做出加固操作；
(3)设计加固方案：确定注浆时机、设计加固方式和布孔参数；
(4)合理工艺施工：根据预设的封孔方法、注浆设备配置、浆液配比、注浆压力控制、注浆顺序和防漏液措施，并依此进行工艺施工；
其中，步骤(1)中的沿空顺槽的注浆加固范围内的加固部位，是指小煤柱加固，小煤柱加固和顶板加固，小煤柱、顶板加固和回采帮加固，小煤柱加固、顶板加固、回采帮加固和底板加固的四种情形之一；
且注浆加固结构由回采煤帮注浆钢管(1)、顶板注浆钢管(2)、小煤柱侧注浆钢管(3)、底板注浆钢管(4)、沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)、顶板(7)、泥岩底板(8)、松动区(9)和老空区(10)组成；
所述泥岩底板(8)的一侧设置有老空区(10)，所述泥岩底板(8)的一侧还设置有沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)，且沿空留巷小煤柱(5)与老空区(10)为相邻设置，且沿空留巷小煤柱(5)与回采工作面(6)为相邻设置并互为配合结构，所述沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)和老空区(10)的同侧均设置有顶板(7)，且沿空留巷小煤柱(5)、回采工作面(6)、顶板(7)和泥岩底板(8)一同构成有松动区(9)，经由顶板(7)插入至松动区(9)为顶板注浆钢管(2)，经由泥岩底板(8)插入至松动区(9)为底板注浆钢管(4)，经由沿空留巷小煤柱(5)和回采工作面(6)插入至松动区(9)为回采煤帮注浆钢管(1)。


2.根据权利要求1所述的一种高地压三软煤层沿空顺槽超前注浆加固方法，其特征在于，加固操作中的小煤柱、回采帮煤体注浆和底板注浆选用JD-WJF-1型单组份料，当煤岩体含水率高于预设值、巷道周边裂隙超过预设值时，选用JDAQ-4型双组份料，而顶板注浆选用JDAQ-4型双组份料或JD-WJF-2型单组份料。


3.根据权利要求1所述的一种高地压三软煤层沿空顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡长辉，沐俊卫，
申请(专利权)人：宿州市金鼎安全技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34