一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间及施工方法技术

本发明专利技术一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间，沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间呈上大下小的密闭空间结构，所述沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间顶面为上覆岩层、四侧面分别为待开采实体煤帮侧的顶板裂隙不发育区、采空区侧注浆帷幕、前后两侧沿空留巷横向注浆帷幕以及底面复合顶板表面的混凝土止浆层。该帷幕注浆空间可有效阻止沿空留巷复合顶板注浆浆液渗漏问题，显著提高复合顶板的注浆效果和整体强度，能够保障沿空留巷顶板的整体性、稳定性和安全性。定性和安全性。定性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间及施工方法


[0001]本专利技术涉及矿业工程领域，尤其涉及一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间及施工方法。

技术介绍

[0002]伴随煤矿开采方法不断完善和机械装备水平提高，沿空留巷已成为当前我国深部矿井煤炭开采的科学模式和技术发展的重要方向之一，是实现深部煤层煤与瓦斯共采的重要途径，在我国煤炭行业中得到快速发展并已在多个矿区推广应用且占据突出地位。但是，深部沿空留巷开采模式必然带来采场侧向支承压力范围和峰值显著增大化、采动影响程度剧烈化和矿山压力显现严重化，加之深部煤系地层软岩分布范围广，建设和发展大型集约化矿井使巷道断面尺寸增大，传统沿空留巷围岩控制理论与技术难以甚至根本不能适应新的深部矿井开采生产技术条件和发展对保障深部沿空留巷安全畅通之研究主体——顶板变形破坏与控制的要求，尤其是在复合顶板下沿空留巷，复合顶板冒顶事故占有相当大比重，严重威胁煤矿安全生产。
[0003]在深部复合顶板条件下沿空留巷现场工程实践中发现，采用高强度支护的顶板经过剧烈采动影响后，顶板覆岩内部仍旧裂隙发育、破碎严重。施工现场尝试采用注浆方式对顶板覆岩进行补强加固，但由于采空区边缘的覆岩漏浆、跑浆，严重影响沿空留巷复合顶板的注浆加固效果，导致顶板注浆固结体密实度较差而难以形成完整承载结构，不能有效保障留巷顶板的整体性、稳定性和安全性，使得一些矿井在应用沿空留巷技术时没有取得预期效果，甚至留巷失败，从而限制了沿空留巷技术在我国更广泛地推广应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的就是为了解决上述问题，旨在提高沿空留巷复合顶板的注浆效果，确保复合顶板形成一个固结密实的完整承载结构，保障沿空留巷复合顶板的整体性、稳定性和安全性。本专利技术通过以下技术方案实现：一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间，沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间呈上大下小的密闭空间结构，所述沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间顶面为上覆岩层、四侧面分别为待开采实体煤帮侧顶板裂隙不发育区、采空区侧注浆帷幕、前后两侧沿空留巷横向注浆帷幕以及底面复合顶板表面的混凝土止浆层。
[0005]一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间施工方法，第一步，对处于沿空留巷稳定区间段的围岩进行喷浆，围岩表面形成密实混凝土止浆层；第二步，设计沿空留巷复合顶板帷幕钻孔参数，并进行钻孔施工；第三步，进行沿空留巷复合顶板帷幕钻孔注浆施工，形成帷幕注浆空间。
[0006]一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间施工方法，所述沿空留巷复合顶板帷幕钻孔参数设置
沿巷道轴线方向，距离充填墙体100~300mm的复合顶板上，布置一排多个帷幕钻孔A，钻孔间距为800~1500mm，钻孔A方向朝向采空区一侧倾斜15
°
~30
°
；将钻孔A分为数目相同的多组，每组第一个钻孔A处沿巷道横截面方向布置三个钻孔B，每组最后一个钻孔A处沿巷道横截面方向布置三个钻孔B，所述钻孔B底部间距为800~1500mm,钻孔A、钻孔B的直径均为32~48mm，钻孔深度L大于复合顶板厚度的2倍。
[0007]本专利技术进一步改进方案是，复合顶板帷幕钻孔注浆施工顺序：对复合顶板上沿巷道轴线方向布置的钻孔A逐一进行注浆作业，在采空区边缘的复合顶板上形成采空区侧注浆帷幕；对钻孔B逐一进行注浆作业，在复合顶板横截面上形成沿空留巷横向注浆帷幕。
[0008]本专利技术进一步改进方案是，在帷幕钻孔注浆过程中，相邻两个帷幕钻孔的有效注浆范围有重合部分，可以保证形成的帷幕不存在空腔和裂缝，确保采空区侧注浆帷幕的两端分别与沿空留巷横向注浆帷幕的一端紧密连接，所述沿空留巷横向注浆帷幕的另一端边沿与待采实体煤帮的顶板裂隙不发育区紧密相连。
[0009]本专利技术进一步改进方案是，帷幕注浆材料选用马丽散注浆材料，马丽散树脂和催化剂配合比，体积比为1：1，重量比为1:1.17；注浆时间：10~20分钟，帷幕钻孔注浆有效扩散半径R=0.8m；单个帷幕钻孔浆液注入量计算公式为，式中：Q
钻孔i
—帷幕钻孔注浆量，m3；R—帷幕钻孔注浆有效扩散半径，m；L—帷幕钻孔深度，m；η—岩体空隙率百分比；β—浆液在岩体裂隙内的有效充填系数。
[0010]本专利技术进一步改进方案是，沿空留巷复合顶板的第一个帷幕注浆空间注浆施工完成后，相邻的复合顶板帷幕注浆空间施工时，可共用同一横截面。
[0011]本专利技术进一步改进方案是，所述混凝土砂浆参数如下，水泥选用高标号的425#水泥，喷层厚度为70~100mm，强度C20；材料配比为水泥：黄沙：石子=1：2：2，水灰比为0.8~1.0，速凝剂掺量为水泥重量的2.5~4%；采用混凝土喷射机施工作业。
[0012]本专利技术进一步改进方案是，设计复合顶板帷幕注浆空间内注浆参数，并进行注浆施工。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：一、对沿空留巷稳定区间段的围岩进行喷浆，围岩表面形成一定厚度的密实混凝土止浆层，能防止复合顶板注浆浆液向巷内渗漏浆；帷幕注浆空间的采空区侧注浆帷幕能阻止复合顶板注浆浆液通过顶板裂隙发育区流向采空区，沿空留巷横向注浆帷幕能防止复合顶板注浆流向其它顶板区域，总之，该帷幕注浆空间可以有效阻止破碎复合顶板注浆浆液渗漏问题，保证帷幕注浆空间内裂隙岩体的注浆密实固结，能显著提高复合顶板的注浆效果和整体强度，保障沿空留巷顶板的整体性、稳定性和安全性。
[0014]二、帷幕钻孔注浆材料选用具有中等粘度、粘合性好、抗压性能优、膨胀率高、柔韧
性强、注浆扩散半径小的材料，价格较高但用量少，帷幕注浆空间内的注浆材料选用具有粘度低、注浆有效扩散半径大、固结强度高的材料，价格低但用量大，二者相互结合利用，不仅能够抵抗和适应强采动沿空留巷复合顶板的变形开裂，起到更好的顶部注浆效果，还能节约沿空留巷复合顶板的注浆成本。
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。
附图说明
[0016]图1是沿空留巷布局和复合顶板帷幕钻孔平面图；图2是图1中沿空留巷复合顶板帷幕钻孔布置I
‑
I剖面；图3是图1中沿空留巷复合顶板横截面帷幕钻孔布置II
‑
II剖面；图4是沿空留巷复合顶板帷幕注浆空间俯视图；图5是图4中沿空留巷复合顶板采空区侧注浆帷幕III
‑
III剖面；图6是图4中沿空留巷复合顶板沿空留巷横向注浆帷幕IV
‑
IV剖面；图7是沿空留巷复合顶板帷幕注浆空间内钻孔布置平面图；图8是图7中沿空留巷复合顶板帷幕注浆空间内钻孔布置V
‑
V剖面；附图标记说明：1、实体煤帮；2、沿空留巷；3、充填墙体；4、采空区；5、充填区域；6、区段平巷；7、采场；8、采煤工作面；9、钻孔A；10、注浆有效扩散半径；11、采空区侧注浆帷幕；12、沿空留巷横向注浆帷幕；13、钻孔B；14、帷幕注浆空间内注浆钻孔；15、复合顶板；16、上覆岩层；17、待采实体煤帮的顶板裂隙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间，其特征在于，沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间呈上大下小的密闭空间结构，所述沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间顶面为上覆岩层、四侧面分别为待开采实体煤帮侧的顶板裂隙不发育区、采空区侧注浆帷幕、前后两侧沿空留巷横向注浆帷幕以及底面复合顶板表面的混凝土止浆层。2.一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间施工方法，其特征在于，第一步，对处于沿空留巷稳定区间段的围岩进行喷浆，围岩表面形成密实混凝土止浆层；第二步，设计沿空留巷复合顶板帷幕钻孔参数，并进行钻孔施工；第三步，进行沿空留巷复合顶板帷幕钻孔注浆施工，形成帷幕注浆空间。3.根据权利要求2所述的一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间施工方法，其特征在于，所述沿空留巷复合顶板帷幕钻孔参数设置，沿巷道轴线方向，距离充填墙体100~300mm的复合顶板上，布置一排多个帷幕钻孔A，钻孔间距为800~1500mm，钻孔A方向朝向采空区一侧倾斜15
°
~30
°
；将钻孔A分为数目相同的多组，每组第一个钻孔A处沿巷道横截面方向布置三个钻孔B，每组最后一个钻孔A处沿巷道横截面方向布置三个钻孔B，所述钻孔B底部间距为800~1500mm，钻孔A、钻孔B的直径均为32~48mm，钻孔深度L大于复合顶板厚度的2倍。4.根据权利要求2所述的一种适用于沿空留巷复合顶板的帷幕注浆空间施工方法，其特征在于，复合顶板帷幕钻孔注浆施工顺序，对复合顶板上沿巷道轴线方向设置的钻孔A逐一进行注浆作业，在采空区边缘的复合顶板上形成采空区侧注浆帷幕；对钻孔B逐一进行注浆作业，在复合顶板横截面上形成沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：武精科，董云，陈亚东，张春雷，陈家瑞，殷伟，沈威，杨玉顺，张继华，尹得余，孙华圣，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：