顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法技术

本发明专利技术公开了一种顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，涉及矿山巷道围岩加固技术领域。包括开切眼掘进与支护；扩刷之前，在施工钻孔初始段安装孔口管，在孔口管处安装法兰盘，将高压注浆软管与法兰盘连接，喷浆封闭破碎围岩断面，注浆充填孔口管与钻孔间空隙，固定孔口管，并对孔口管内的浅孔进行注浆，形成初始段加固帷幕；同一断面的顶板布置三个注浆孔，切眼左帮布置两排注浆孔，切眼右帮布置三排注浆孔；初始段加固帷幕达到强度后，施工钻孔，法兰盘连接高压注浆软管，采用高压注浆加固深部破碎围岩。本发明专利技术在大断面开切眼围岩中预加固帷幕，为后期大断面开切眼的扩刷与支护提供了安全保障，提高采煤效率。提高采煤效率。提高采煤效率。

【技术实现步骤摘要】
顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法


[0001]本专利技术涉及矿山巷道围岩加固
，具体涉及一种顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法。

技术介绍

[0002]随着矿井开采强度的增大及现代化煤炭综采技术的快速发展，煤炭开采机械化程度越来越高，这对开切眼断面的尺寸要求也越来越大；随着开切眼断面尺寸的增加，开切眼围岩变形增大、矿压显现剧烈，围岩与支护结构的控制越加困难，尤其是开切眼穿越老窑采空区或集中煤柱时，围岩松软、破碎现象越来越严重，造成大断面开切眼的支护难度增加，顶板剧烈变形的情况增多，顶板冒落的危险性增大。
[0003]当切眼断面尺寸不足，同时又处于松散破碎围岩条件时，切眼扩刷时容易发生冒顶塌方等事故，并且无法安放综采设备。
[0004]因此，有必要提供一种既能对破碎围岩进行加固、又能保证综采设备架放后围岩与设备的安全稳定性能的顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要目的在于提供一种顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，通过注浆手段进行超前加固，形成稳定的抗压加固拱，既能对破碎围岩进行加固，避免切眼扩刷时发生冒顶塌方等事故，又能保证后期综采设备架放后围岩与设备的安全稳定性，进一步提高采煤效率。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采取了如下技术方案：
[0007]一种顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，包括以下步骤：
[0008]S1：完成小断面开切眼掘进与支护；
[0009]S2：原切眼扩刷之前，在左右两帮及顶板施工钻孔初始段，安装孔口管，在孔口管处安装法兰盘，将高压注浆软管与法兰盘连接，喷浆封闭破碎围岩断面，采用水泥
‑
水玻璃双液浆低压注浆充填孔口管与钻孔间空隙，固定孔口管，并对孔口管内的浅孔进行注浆，形成初始段加固帷幕；
[0010]S3：在多个断面内设置注浆孔，且在同一个断面内，顶板布置三个注浆孔，切眼左帮扩刷方向布置两排注浆孔，切眼右帮布置三排注浆孔；
[0011]S4：待注浆形成的加固帷幕达到一定强度后，自孔口管内继续施工钻孔至目标加固深度，利用孔口管处的法兰盘连接高压注浆软管，采用水泥
‑
水玻璃双液浆高压注浆加固深部破碎围岩。
[0012]进一步的，左帮注浆范围向扩刷方向延伸，在扩刷后帮部前方形成3.0～5.0m的超前加固范围。
[0013]进一步的，顶板和右帮的注浆加固深度距离顶板和右帮边界大于3.0～5.0m。
[0014]进一步的，S3步骤中的水泥
‑
水玻璃双液浆，水泥选取标号为42.5的普通硅酸盐水
泥，水灰比控制在0.6～0.8，水玻璃浆液浓度为35～40波美度，水泥浆液和水玻璃浆液的比例控制在1:0.5～1:0.8。
[0015]进一步的，S4步骤中，位于顶板同一断面上的三个注浆孔，左右两个注浆孔与水平面夹角为60
°
，中间注浆孔与水平面夹角90
°
，孔间距为1200mm。
[0016]进一步的，S4步骤中，切眼左帮扩刷方向布置的两排注浆孔中，第一排位于顶板下0.6m，与水平面夹角35
°
；第二排位于第一排下1.0m，与水平面夹角20
°
。
[0017]进一步的，S4步骤中，切眼右帮布置的三排注浆孔中，第一排位于顶板下0.6m，与水平面夹角30
°
；第二排位于第一排下1.0m，与水平面夹角0
°
；第三排位于第二排下1.0m，与水平面夹角15
°
。
[0018]进一步的，相邻断面的注浆孔排距为1200mm。
[0019]进一步的，初始段加固帷幕采用浅孔低压注浆的方式，注浆压力不超过2MPa；孔口管内钻孔至目标加固深度采用深孔高压注浆的方式，注浆压力控制在3～5MPa。
[0020]进一步的，注浆过程中观察围岩表面是否有浆液溢出，对围岩变形情况实时监控，实时调整注浆压力；注浆过程中围岩发生不稳定变形，或出现块体掉落，停止注浆，待采取表面临时加固措施后继续进行注浆作业。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1.对同一注浆孔采用了深浅孔、高低压耦合的注浆技术，在浅层钻孔初始段利用低压注浆的手段固定孔口管并加固浅层围岩，待浆液凝固后既加固了浅层围岩，又为后续深孔注浆构建了止浆垫；通过孔口管继续施工钻孔到目标深度后进行高压深孔注浆，采取比浅孔更大的注浆压力，由于浅孔注浆形成的止浆垫的存在，保证了高压注浆的顺利实现，不至于出现浆液溢出和围岩失稳现象，从而促使深孔高压注浆能够达到更大的加固范围，形成完整的加固拱，既能对破碎围岩进行加固、又能保证综采设备架放后围岩与设备的安全稳定性能。
[0023]2.在保证注浆孔深度和角度，形成完整的加固拱范围的前提下，切眼扩刷方向帮部的注浆孔应向深部继续延伸，以保证扩刷后断面前方顶板能够形成超前加固范围，确保扩刷后帮部围岩的稳定性。
[0024]3.原切眼周边一定深度范围内加固拱的形成能有效维持原切眼围岩的稳定性，保障了综采设备架设和使用过程中的安全性及稳定性。
附图说明
[0025]图1为原切眼内浅孔钻孔位置的侧视图。
[0026]图2为原切眼内浅孔钻孔位置的俯视图。
[0027]图3为原切眼内深孔钻孔位置的侧视图。
[0028]图4为原切眼内深孔钻孔位置的俯视图。
[0029]其中，1
‑
原切眼；2
‑
目标切眼扩刷区域；3
‑
扩刷后切眼前方煤层；4
‑
初始段加固帷幕；5
‑
破碎围岩区域；6
‑
深孔注浆超前加固体；I
‑1‑
原切眼顶板钻孔初始段；I
‑2‑
原切眼扩刷方向帮部浅孔钻孔；I
‑3‑
原切眼非扩刷方向帮部浅孔钻孔；II
‑1‑
原切眼顶板深孔钻孔；II
‑2‑
原切眼扩刷方向帮部深孔钻孔；II
‑3‑
原切眼非扩刷方向帮部深孔钻孔。
具体实施方式
[0030]以下通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0031]一种顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，结合附图1
‑
4，各部分与扩刷后切眼前方煤层3的相对位置如图所示，在扩刷前对原切眼1断面内顶板、左帮和右帮分别布设钻孔，施工钻孔初始段，即原切眼顶板钻孔初始段I
‑
1、原切眼扩刷方向帮部浅孔钻孔I
‑
2和原切眼非扩刷方向帮部浅孔钻孔I
‑
3，并安装孔口管，喷浆封闭整个断面；在孔口管外露段端口处安装法兰盘，借助法兰盘连接注浆软管，对钻孔初始段进行浅孔
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：完成小断面开切眼掘进与支护；S2：原切眼扩刷之前，在左右两帮及顶板施工钻孔初始段，安装孔口管，在孔口管处安装法兰盘，将高压注浆软管与法兰盘连接，喷浆封闭破碎围岩断面，采用水泥
‑
水玻璃双液浆低压注浆充填孔口管与钻孔间空隙，固定孔口管，并对孔口管内的浅孔进行注浆，形成初始段加固帷幕；S3：在多个断面内设置注浆孔，且在同一个断面内，顶板布置三个注浆孔，切眼左帮扩刷方向布置两排注浆孔，切眼右帮布置三排注浆孔；S4：待注浆形成的加固帷幕达到一定强度后，自孔口管内继续施工钻孔至目标加固深度，利用孔口管处的法兰盘连接高压注浆软管，采用水泥
‑
水玻璃双液浆高压注浆加固深部破碎围岩。2.如权利要求1所述的顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，其特征在于，左帮注浆范围向扩刷方向延伸，在扩刷后帮部前方形成3.0～5.0m的超前加固范围。3.如权利要求1所述的顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，其特征在于，顶板和右帮的注浆加固深度距离顶板和右帮边界大于3.0～5.0m。4.如权利要求1所述的顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，其特征在于，S3步骤中的水泥
‑
水玻璃双液浆，水泥选取标号为42.5的普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.6～0.8，水玻璃浆液浓度为35～40波美度，水泥浆液和水玻璃浆液的比例控制在1:0.5～1:0.8。5.如权利要求1所述的顶煤破坏区采面大断面开切眼扩刷超前预注浆加固方法，其特征在于，S4步骤中，位于顶板...

【专利技术属性】
技术研发人员：董文龙，韩立军，刘子硕，闫帅，许昌毓，乔志，刘尊林，孙华清，王栋晨，张骥，刘明宇，
申请(专利权)人：中煤华晋集团韩咀煤业有限公司，
类型：发明
国别省市：