第一篇：煤層破碎頂板加固注漿調查報告

煤層破碎頂板注漿加固調查報告

根據(jù)2014年3月27日早調會精神，在公司總經(jīng)理的親切關懷和總工程師的直接領導下，由公司地測防治水部，生產技術部以及兩礦生產技術科相關人員組成的煤層破碎頂板注漿加固調研組,于2014年6月5日啟程，前往中煤水文地質局（邯鄲市）、冀中能源峰峰集團（邯鄲市峰峰礦區(qū)）、太原煤炭設計院（太原市）、山西省煤炭地質水文勘查研究院（太原市）、同煤集團（大同市）、中煤東坡煤礦（朔州市）等單位進行了為期十天的調研工作。

一、調研背景

2014年1月21日，磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面揭露一條與工作面斜交的正斷層，落差2.5米；工作面煤層頂板為泥巖和砂質泥巖，底板為炭質泥巖。2014年2月2日，綜采工作面揭露的斷層落差增大，煤壁出現(xiàn)4.3m炭質泥巖，斷層斷裂面兩側煤層頂板破碎，導致工作面局部漏頂嚴重。隨后在10103綜采工作面采取了馬麗散注漿加固破碎頂板的措施。據(jù)了解馬麗散裂隙充填效果好，粘結強度大，是固結破碎頂板的有效手段，但成本較高。為了降低成本，在綜采工作面圈出后，對綜采工作面破碎頂板采取預注水泥漿加固技術是否可行。

二、調研目的

通過對綜采工作面煤層破碎頂板注漿（水泥漿）加固技術理論和施工經(jīng)驗的調研，進一步對該技術在公司所屬煤礦應用的可行性和可靠性進行分析；詳細了解綜采工作面破碎頂板注漿（水泥漿）

/ 17

加固工藝的設計、流程、標準和安全措施，明確該工藝應用的設備、材料和人員配備，并與現(xiàn)行馬麗散注漿加固技術對比，進行經(jīng)濟效益分析。

三、注漿技術簡述

注漿技術是將一種或幾種材料配制成漿液，用壓送設備將其壓入松軟地層、裂隙性含水層或破碎地層中凝固膠結，起堵水或加固作用的技術。注漿技術自1802年法國首次應用至今已有200多年歷史，主要應用于礦山、建筑、水電、水力和交通運輸工程等，包括堵水、截流、帷幕和巖土加固等諸多技術，很好地解決了各類工程中出現(xiàn)的水患、松軟巖石及基礎工程加固等難題，對保障安全施工，加快工程進度，降低工程造價等起到了重要作用。

我國煤炭行業(yè)在上世紀50年代開始應用注漿技術，主要應用于復雜水文地質條件下井筒、巷道、水倉、變電所、水泵房等地下工程的注漿堵水和加固；20世紀90年代，我國已開發(fā)出將采煤工作面下伏含水層改造為隔水層的工藝系統(tǒng)和方法，把注漿技術廣泛用于煤礦治理水害和充填加固巖層；采用注漿技術加固頂板，避免了許多因松散頂板冒落或破碎頂板漏頂造成的頂板事故，取得了可喜的技術和經(jīng)濟效果。從20世紀90年代至2009年，煤炭行業(yè)在立井地面預注漿、工作面預注漿、井壁注漿和井巷工程注漿等方面取得了長足發(fā)展，總結完善了過流砂層、過斷層、充填、高噴、管棚、錨注、壓密、劈裂、煤壁加固、堵大水等注漿工藝。隨著注漿工藝、材料和設備等不斷更新，注漿施工組織設計、工程成本核算、2 / 17

施工監(jiān)察與管理等逐漸趨于成熟，注漿工程已經(jīng)發(fā)展成為一套較為完整的系統(tǒng)工程。

注漿法沒有嚴格的分類，按照含水層或破碎帶揭露前后分為預注漿和后注漿，按注漿采用的材料分為水泥漿液注漿、黏土漿液注漿和化學漿液注漿，按漿液注入工藝分為單液注漿和雙液注漿，按注漿工程地質條件分為充填注漿、裂隙注漿、滲透注漿、擠壓注漿、置換注漿和高壓噴射注漿等，按注漿目的把注漿工藝分為堵水注漿和加固注漿。本次調研的注漿法為煤層破碎頂板加固注漿。

自改革開放以來，注漿材料不斷推陳出新，漿液在黏度、流動性、穩(wěn)定性、凝膠時間、結石率、結石強度、無毒、非易燃易爆、無腐蝕性、配制簡單化等方面不斷改進，日趨成熟。注漿材料分為顆粒性漿液和無顆粒性漿液兩大類，顆粒性漿液包括水泥漿、黏土漿、黏土水泥漿、水泥粉煤灰漿、水泥水玻璃漿等，無顆粒性漿液

包括水玻璃類、環(huán)氧樹脂類（羅克休-環(huán)氧樹脂加催化劑）、甲基丙烯酸酯類、聚氨酯類（馬麗散-聚亞膠酯）、丙烯酸鹽類、丙烯酰胺

/ 17

類、木質素類、脲醛樹脂類等（表1）。

馬麗散是一種類似聚氨酯的新型高分子雙液化學注漿材料，具有黏度低、流動性好、可注性強、凝膠時間可控、無腐蝕性、結石率高等特點（表2），漿液固化時無收縮現(xiàn)象，遇水發(fā)泡膨脹，固化后能牢固地與巖石和混凝土接合，并能長期耐酸、堿、鹽、生物菌等腐蝕，廣泛應用于各種堵水和加固注漿工藝中。

注漿用的水泥多為普通水泥或礦渣水泥，具有價格低、來源廣、無毒環(huán)保、結石強度高、抗?jié)B性好、工藝簡單、操作方便等特點（表3），是防滲、加固和裂隙堵水應用較多的注漿材料。水泥細度對水泥性能有較大影響，其顆粒越細，比表面積越大，水化學反映速度越快，強度越高，近年來細水泥、超細水泥的應用為單液水泥注漿開辟了更為廣闊的天地。

/ 17

四、煤層破碎頂板加固

目前，我國的煤層破碎頂板注漿加固技術主要分為煤礦井下巷道圍巖注漿加固和采煤工作面頂板注漿加固兩類。巷道圍巖加固注漿是在巷道掘進開挖之前對巷道圍巖松軟破碎區(qū)段采取打超前鉆孔預注漿進行圍巖加固，以及在巷道、井筒、水泵房、變電所等地下工程掘砌后采用注漿錨桿加固圍巖的后注漿法，該注漿法多用水泥漿單液靜壓注漿。采煤工作面頂板注漿加固是在采煤工作面過斷層、構造帶等頂板破碎區(qū)時，采取直接對煤層頂板注漿加固的注漿法；采煤工作面頂板預注漿加固是在采煤工作面過斷層、構造帶之前，預先對破碎頂板進行注漿加固；該注漿法的主要目的是加固煤層頂板，提高頂板的整體穩(wěn)定性并形成完整的承載結構。

（一）巷道圍巖注漿加固

巷道注漿流程包括止?jié){墻設計施工、注漿方式選擇、注漿孔布置、注漿孔施工、注漿施工、注漿效果檢查與評價等。巷道圍巖注漿加固一般選擇預留止?jié){煤（巖）柱方式；采用放射狀或扇形孔布置；注漿施工包括注漿站設置、注漿工序、注漿參數(shù)（壓力、注入量、擴散半徑和孔數(shù)等）確定、掃孔和復注等；注漿加固效果檢查和評價包括加固效果檢查（鉆孔和巷道開挖）、加固效果評價（鉆孔和開挖后巖層）兩項。

本次調研中，山西中煤東坡煤業(yè)有限公司9號煤層93膠運大巷在掘進至斷層破碎帶前，進行了巷道圍巖注漿加固，效果顯著。

1、工程概況

/ 17

山西中煤東坡煤業(yè)有限公司井田面積4.6km2，核定生產能力210噸/年，開采石炭系上統(tǒng)太原組4-

1、9號煤層，采用斜井分水平聯(lián)合開拓方式。2013年5月，在4-1號煤層三采區(qū)43膠運巷掘進施工中遇到一條與巷道斜交落差20米的逆斷層，頂板破碎嚴重，并在頂板破碎帶采取雙11#工字鋼棚補強支護后繼續(xù)向前掘進。掘進工作面底板標高1054.6m，煤層直接頂為粗砂巖，厚度7-8m，偽頂為泥巖，厚度0.5m，支護形式為錨網(wǎng)支護，20天后雙工字鋼棚頂梁嚴重彎曲下沉。2013年9月，在43膠運巷下方的9號煤層三采區(qū)93膠運巷，掘進施工至該斷層前35m時，采用巷道圍巖注漿加固技術對掘進工作面前方斷層破碎帶進行預注水泥漿加固。2、4-1號煤層43膠運巷工字鋼棚變形原因

4-1號煤層43膠運巷煤層頂板為0.5m厚泥巖偽頂和7-8m粗砂巖直接頂，底板為泥巖-細砂巖，泥巖中混有高嶺土及少量蒙伊混合物，這些黏土礦物遇水軟化、泥化、膨脹；破碎帶斷層為落差20m的張扭性逆斷層，可將煤系地層中的砂巖裂隙水導入斷裂帶中，煤層泥巖偽頂中含有膨脹性黏土礦物產生的膨脹力是工字鋼棚劇烈變形的重要原因，泥巖遇水軟化、泥化引起流變和重力變化又加劇了頂板失穩(wěn)。3、9號煤層93膠運巷破碎頂板注漿加固

9號煤層93膠運巷掘進工作面直接頂為細砂巖，厚度3-4m，偽頂為泥巖，厚度0.45m，底板為泥巖-細砂巖互層，厚度5-6m，底板標高994.4m，9號煤與4-1號煤層間距為60.2m，支護形式為

/ 17

錨網(wǎng)支護。通過對各種注漿方案對比分析，選擇水泥漿單液靜壓預注漿技術對破碎頂板進行加固。

1）注漿材料：選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比3:1，三天可達設計強度的70%，一個月后強度可提高15%～40%；注漿終孔壓力為2.5MPa，擴散半徑6-8m；設計注漿量為3噸水泥，每個鉆孔要反復注漿，直至反水出現(xiàn)水泥或壓力不再增加。

2）注漿設備：選用2TGZ-2型注漿泵，配套248L攪拌桶；選用ZLZ-400型鉆機，開孔孔徑φ133mm，打鉆孔徑φ131mm，注漿孔徑φ55mm；配套φ89mm無縫鋼管套管，高壓法蘭、高壓球形閥門、快速接頭（連接高壓管）。

3）注漿設計：根據(jù)9號煤層的力學性質和裂隙發(fā)育情況、最大注漿壓力、巷道斷面大小以及止?jié){材料強度等，預留30m止?jié){煤柱（圖1），在使用前打鉆孔探測斷層破碎帶的準確距離和位置。選擇扇形注漿孔（圖2）注漿，采用分段前進的注漿方式，分段長度（3-8m）根據(jù)沖洗液漏失量確定。

/ 17

4）施工工序：表孔→鉆孔→鉆孔檢查→安裝注漿管及封孔部件→封孔→準備漿液→開泵注漿→凝固→檢查注漿質量→驗收，具體施工時應控制流量、注漿速度，通過風路閥門調節(jié)出漿量，控制出漿壓力，防治漿液從煤壁外溢。

5）安全措施：注漿前認真檢查注漿機具，保證注漿泵、攪拌機、混合器、孔口裝置、管路及測試儀表的正常運轉和使用可靠，要有備用注漿泵，備齊活塞、缸套、拉桿等易損件；注漿前先進行壓水試驗，試驗壓力應大于1.5倍的注漿終壓，并保持15min不泄壓，試驗結束后，在不停泵的條件下開始注漿；在鉆孔施工中如有卡鉆現(xiàn)象，應先注高濃度漿，經(jīng)檢查合格后進行壓水試驗；注漿漿液濃度先稀后稠逐級加大，并堅持連續(xù)注漿，防治跑漿；嚴格控制注漿壓力，在破碎巖層中注漿壓力不能過高（小于4MPa）；停泵時及時關閉孔口閥門，防治倒?jié){；盡可能利用后期孔作為前期孔的檢查孔，符合標準后即可向前掘進。

（二）采煤工作面頂板注漿加固

采煤工作面頂板注漿加固技術主要用于采煤工作面頂板破碎、易漏頂或過斷層構造帶等。在考慮經(jīng)濟效益和注漿可靠性前提下，8 / 17

多采取直接在煤層破碎頂板注漿加固技術，預注漿技術采用較少。本次調研中，冀中能源峰峰集團云駕嶺礦采用了回采工作面預注化學漿技術，取得了較好效果；冀中能源峰峰集團梧桐莊礦采用了預注水泥漿技術，因未驗證其有效性和可靠性，無法評價注漿效果。

實例A：云駕嶺礦綜采工作面預注化學漿技術

1、工程概況

冀中能源峰峰集團云駕嶺礦2號煤層12114綜采工作面地質條件復雜，斷層多，地壓顯現(xiàn)強烈。該工作面煤層走向SN，向正東傾斜，傾角21°，平均煤厚3.6m，含0.1-0.3m的粉砂巖夾矸；煤層直接頂為灰黑色粉砂巖，厚3.5-15m，局部含0.5m厚泥質粉砂巖偽頂，底板為灰黑色粉砂巖夾薄層細砂巖，厚2.0m。根據(jù)相鄰12112綜采工作面地質資料，有F12、F42、F31、F22等斷層穿越12112及12114兩工作面，12112綜采工作面推進至構造區(qū)域煤層及頂?shù)装迤扑?、松散，局部漏頂嚴重?2ll4綜采工作面于2006年底準備完成，2007年初開始回采，2008年上半年，工作面推進到構造區(qū)，頂板破碎嚴重。同年5月初開始對工作面副巷進行注漿，共完成工程量約480米，噴漿范圍1l00m2，注漿加固范圍14400m2；通過對綜采工作面破碎頂板范圍采用高水材料注漿加固，良好地固結了破碎頂板，保障了綜采工作面的生產安全。

2、注漿材料

根據(jù)煤巖層受斷裂構造破壞的特征，采用中國礦大研制的新型高水材料，高水材料為雙液化學漿，其固結體具有親水性，固結體

/ 17

破裂后具有再膠結性能，以滿足工作面破碎頂板注漿加固的要求。雙液注漿系統(tǒng)包括注漿泵、攪拌桶、混合器、連接管路與閥門接頭等。高壓混漿管長度為5m，水灰比為4:1～5:1，該比例在施工中可根據(jù)頂板破碎情況適當調整。

3、工藝流程

工藝流程包括注漿前的運料、拌料、打眼、封孔及注漿系統(tǒng)檢查；注漿過程中的注漿泵操作、漿體配制、堵漏、壓力監(jiān)控；注漿結束后的管路與混合器清洗、泵站移動、注漿材料設備零部件清點與交接等。注漿工藝設備配置如圖3所示。

4、注漿方案

在工作面副巷超前工作面位置至少20米進行注漿加固。首先，在原有錨網(wǎng)梁支護巷道內進行噴漿支護，尤其在副巷下幫側要嚴格保證噴漿厚度及質量，設計噴漿厚度為100mm；其次，對工作面副巷下幫側淺部注漿，注漿深度3-5m，注漿孔在工作面煤壁及副巷下幫側各布置三排，排距0.8米，間距1.5m，五花布置；第三，采用75型鉆機、JB1000型攪拌機對綜采工作面內破碎頂板深部注

/ 17

漿，注漿孔深30m，沿副巷布置一排間距10m的注漿孔，注漿深度隨著破碎頂板的分布范圍而變化，依據(jù)注漿壓力與鉆孔返漿判斷是否停止注漿。

5、安全措施

確保注漿材料的存放、配比及攪拌質量，采用效果良好的布袋封孔方法，保證煤體表層噴漿和淺部注漿質量；確保注漿孔布置的參數(shù)及終孔層位，使副巷下幫側5-10m段煤巖層注漿能有效封堵漏漿通道；確保深部終孔層位處在破碎頂板范圍內；利用后期孔作為前期孔的檢查孔，若打檢驗孔卡鉆現(xiàn)象，利用檢驗孔進行再注漿。

實例B：梧桐莊煤礦綜采工作面預注水泥漿技術

1、工程概況

冀中能源峰峰集團梧桐莊煤礦生產能力400萬噸/年，井田面積39.6km2，地質條件復雜，地質構造以褶曲斷層為主，陷落柱較多；礦井正常涌水量330m3/h，最大涌水量1050m3/h。2號煤層182402綜采工作面于2010年底圈定，工作面走向長1200m，傾向長150m，順槽斷面面積13m2，平均煤厚3.0m，煤層頂板為粉砂巖或中細砂巖，易垮落破碎，底板為粉砂巖，F(xiàn)1斷層（正斷層，落差6-8m）自兩順槽貫穿工作面，工作面順槽采用錨網(wǎng)索支護，順槽揭露點頂?shù)装迤扑?，地壓顯現(xiàn)較明顯。為了確保182402綜采工作面順利推進，對該工作面斷層破碎帶采取了預注水泥漿技術。182402綜采工作面過斷層時，煤層頂板節(jié)理、裂隙發(fā)育，地壓顯現(xiàn)較弱；因注漿后沒按要求取芯，雖未發(fā)生漏頂，卻無法驗證加固效果。

/ 17

2、注漿工藝

選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比3:1，選用BW320型注漿泵2臺，選用全液壓MKD－5S型350鉆機2臺，鉆孔開孔直徑φ110mm，下外徑φ108mm，終孔（注漿孔）直徑φ75mm；配套無縫鋼管套管，高壓法蘭、高壓球形閥門、快速接頭和高壓管。

3、注漿設計

分別以182402綜采工作面回風順槽和運輸順槽F1斷層的兩個揭露點為中心，向順槽兩側各延伸20m，在原有錨網(wǎng)索支護巷道內噴漿，噴漿厚度為100mm（有效封堵漏漿通道）；依據(jù)單孔擴散半徑15-20m的原則，在兩順槽F1斷層穿過段（100m）布置注漿孔（圖4），每條順槽布置兩組注漿孔，共四組，注漿范圍覆蓋斷層穿過部分；每組鉆孔間距50m，孔口距煤層頂板2.2m，孔深6-80m，仰角5-45°，每組3個鉆孔，共設計12個鉆孔，進尺900m。注漿深度隨著工作面破碎頂板的分布范圍而變化，依據(jù)注漿壓力與鉆孔返漿判斷是否停止注漿。

/ 17

4、施工工序

鉆孔→封孔→管路連接及試運轉→備料→配料、攪拌→注漿→沖洗→下一個加固區(qū)鉆孔（圖5），每個鉆孔注漿結束應進行注漿質量檢查和驗收，不合格的要復注。

5、成本核算

182402綜采工作面預注水泥漿加固破碎頂板，施工巷道噴漿長度80m，面積1040m2，完成鉆孔工程量990m，注漿加固范圍24000m2，使用P.O42.5普通硅酸鹽水泥29噸。按照井下鉆孔（孔徑φ108mm）進尺計價400元/m，人工、材料及設備折舊費（以注漿水泥使用量計價）約350元/噸，注漿費用由鉆孔工程和注漿水泥使用量兩項構成，計40.6萬元（990m×400元/m＋29噸×350元/噸）；巷道噴漿單價800元/m（以斷面面積13m2的延長米計價），噴漿費用為6.4萬元（800元/m×80m）；本次182402綜采工作面預注水泥漿加固破碎頂板費用共計47萬元。

6、經(jīng)濟效益分析

根據(jù)梧桐莊煤礦2號煤層182402綜采工作面破碎頂板預注水泥漿加固經(jīng)驗，結合磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面破碎

/ 17

頂板（馬麗散）注漿加固實際情況，應用類比法對兩種注漿工藝進行經(jīng)濟效益分析，結果如下。

1）馬麗散注漿加固

磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面破碎頂板注漿加固，是在綜采工作面煤壁預先控制頂板后進行注漿孔施工，鉆孔沿煤層頂板布置（圖6），使用專用風鉆打眼、專用封孔器封孔，孔口沿煤層頂板布置，孔徑42mm，間距3-6m，孔深3-5m，仰角30-45°，注漿深度1m；該注漿法使用專用注漿泵（圖7），通過注漿泵的高壓力使按比例混合后的化學漿注入破碎頂板，注漿壓力2-5MPa。

磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面注漿加固范圍約80000m2，人工、設備折舊及材料費（以馬麗散使用量計價）單價

/ 17

27000元/噸，本次注漿使用馬麗散共計80噸，10103綜采工作面馬麗散注漿加固費用總計216萬元（80噸×27000元/噸）。

2）預注水泥漿加固

依據(jù)磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面的井巷工程特點和斷層影響情況，比照梧桐莊煤礦2號煤層182402綜采工作面破碎頂板預注水泥漿加固工藝，對磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面進行破碎頂板預注水泥漿加固成本核算，結果如下。

磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面進行破碎頂板預注水泥漿加固施工，預計巷道噴漿長度100m（分別以兩順槽斷層揭露點為中心，向兩側外延25m），噴漿厚度100mm；設計8組鉆孔，每組3個孔（圖8），預計完成鉆孔工程量2400m，使用P.O42.5普通

硅酸鹽水泥96噸。按照井下鉆孔（孔徑φ108mm）單位進尺計價400元/m，以及人工、材料及設備折舊費（以注漿水泥使用量計價）單價約350元/噸，注漿費用由鉆孔進尺和水泥使用量兩項組成，計99.36萬元（2400m×400元/m＋96噸×350元/噸）；巷道噴漿單價1200元/m（膠順、回順斷面面積為3.7m×5.4m、3.7m×5.2m，15 / 17

依據(jù)斷面面積19-21m2的延長米計價），噴漿費用為12萬元（1200元/m×100m）；預計本次預注水泥漿費用共計111.36萬元。

磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面馬麗散注漿加固費用為216萬元，預計采用預注水泥漿加固費用約為111.36萬元，磁窯溝煤礦10-2號煤層10103綜采工作面煤層破碎頂板采用預注水泥漿加固可節(jié)約資金104.64萬元。

五、結論與建議

（一）結論

本次調研結果表明，近年來，針對煤礦綜采工作面破碎頂板加固這一課題，中煤水文地質局、山西省煤炭地質水文勘查研究院、太原煤炭設計院等科研設計單位著重于化學漿加固技術的研究與應用，冀中能源、同煤集團、中煤等所屬各煤炭企業(yè)因注重生產計劃的完成以及綜采工作面頂板破碎程度的不確定，多采用化學漿加固技術；綜采工作面破碎頂板預注水泥漿技術僅在冀中能源峰峰集團梧桐莊煤礦應用。通過成本分析，該項技術經(jīng)濟效益明顯，但其可靠性未經(jīng)驗證。采取預注水泥漿技術進行巷道圍巖加固在山西中煤東坡煤業(yè)有限公司得到有效應用，注漿加固效果顯著，成本低、效益好，技術成熟，工藝安全可靠。

（二）建議

綜采工作面破碎頂板預注水泥漿加固技術，理論完善，工藝成熟、安全可靠、經(jīng)濟有效，應用較少的根本原因在于綜采工作面頂板破碎程度的不確定性。斷層構造帶對煤層頂板的破壞程度有多

/ 17

高、地壓顯現(xiàn)如何、橫向縱向影響范圍有多大、以及破碎帶的節(jié)理裂隙發(fā)育情況等在被揭露前，利用目前的勘測手段都難以查明。

目前煤炭市場低迷，煤炭價格持續(xù)走低，煤炭生產企業(yè)面臨巨大的成本壓力，在一個相當長的時期內，降低煤炭生產成本勢在必行。所以，在今后的煤炭生產過程中要充分利用各種科技手段和地質資料（例如，一條斷層同時貫穿相鄰的兩個回采工作面，后一個工作面可以依據(jù)前一個工作面對斷層破碎帶的揭露情況來選擇注漿方法），盡可能地查明回采工作面內斷層破碎帶的各種特征參數(shù)，應用預注水泥漿加固技術。

巷道圍巖預注水泥漿加固技術成熟，工藝簡單，安全可靠，效果顯著，成本低廉，可以作為一項成熟的技術儲備。

2014年6月17日

/ 17

第二篇：頂板碳纖維加固處理方案

桃花源居1#樓302室頂板加固處理方案

一、施工原因：因桃花源居1#樓302室室內內頂板處管線較多且較密，故在頂板砼澆筑過程中，出現(xiàn)蜂窩的質量缺陷，導致局部砼脫落，現(xiàn)提出以下處理方案。

二、工藝過程：基底處理→抹比原砼強度高一等級的水泥砂漿→涂底膠→粘貼碳纖維→保護。

三、施工技術要點：

1、昆凝士表層出現(xiàn)蜂窩劣化現(xiàn)象的部位鑿除，用風機將混凝土表面清理干凈，沖水濕潤。

2、用比原砼強度高一等級的水泥砂漿（內摻108膠）抹壓密實。

3、待水泥砂漿干透后，涂刷底膠，按配合比主劑：固化劑=

3：1配置底膠。待膠固化后再進行下一工序施工。

4、粘貼碳纖維布，在確定所粘貼部位無誤后，用特制工具反復沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使粘結膠充分浸透碳纖維布，并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結膠，使之均勻。第二層粘貼應重復上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥方可進行下一層的粘貼。

5、在碳纖維布的表面均勻涂抹粘結膠。用特制工具反復沿纖維方向滾壓，并刮板刮涂碳纖維布表面粘結膠，使之均勻。第二層碳纖維布的表面均勻涂抹粘結膠

用工具反復沿纖維方向滾壓，并用刮板刮涂碳纖維布表面粘結膠使之均勻。

6、碳纖維布沿纖維方向的搭接長度不得小于200mm。

7、保護

加固后的碳纖維布表面采用抹灰并批膩子進行保護。

四、檢驗與驗收

施工前應對材料性能進行檢驗，以保證工程質量。粘貼碳纖維片材的各工序隱蔽工程均應進行檢查，合格后方可進行下一道工序的施工以保證工程的安全。施結束后的現(xiàn)場驗收以評定碳纖維布與混凝土之間的粘結質量為主，用小錘等工具輕輕敲擊碳纖維布表面，以回音判斷粘結效果。如出現(xiàn)空鼓等粘貼不密實的現(xiàn)象，應采用針管注粘結膠的方法進行補救。

桃花源居1#樓302室

頂

板

加

固

處

理

方

案

建筑置業(yè)有限公司

文檔內容僅供參考，如果您需解決具體問題，建議您詳細咨詢相關領域專業(yè)人士。

第三篇：第十一集 煤層頂板災害及應急措施

第十一集

煤層頂板災害及應急措施

（電視專題片解說詞）

頂板災害是煤礦最常見、最容易發(fā)生的事故。我國煤礦90%以上是地下作業(yè)，而在煤礦五大災害中，無論發(fā)生次數(shù)還是死亡人數(shù)，頂板事故均居煤礦各類事故之首。所以認識煤礦頂板事故、掌握煤礦頂板事故的規(guī)律、控制煤礦頂板事故隱患、預防煤礦頂板事故的發(fā)生是煤礦安全工作的重要內容，最大限度避免頂板事故給礦工帶來的傷害。

【背景：現(xiàn)場畫面】提升機在運轉提升煤炭——罐車在巷道內行走——掘進頭上的礦工在支護——采區(qū)運輸機在運轉——采煤工作面上采煤機的滾筒在轉動破煤。

字幕：據(jù)統(tǒng)計，1949年至2003年，全國煤礦頂板事故死亡人數(shù)占各類事故總死亡人數(shù)的37.11%。2005年，我國煤礦發(fā)生頂板事故1768起，死亡1995人，煤礦頂板事故死亡人數(shù)占煤礦事故總死亡人數(shù)的33.3%。世界主要產煤國家統(tǒng)計資料表明，煤礦頂板事故總數(shù)占井下事故的50%。礦工朋友們應增強安全意識，認真對待。

煤礦頂板事故案例一：（圖片）

2005年3月28日零時，山西省大同市同煤集團塔山礦井1070輔運巷在維護過程中，突發(fā)頂板垮落事故，死亡11人。煤礦頂板事故案例二：（圖片）

2006年4月10日凌晨4時左右，山西省鄉(xiāng)寧縣譚韓煤礦，井下工人在進行放頂作業(yè)時，采煤工作面發(fā)生頂板塌陷事故。死亡7人，傷4人。

那么，頂板事故有哪些類型？產生的原因及其征兆是什么？我們又該采取什么措施去預防呢？ 字幕：

一、什么是頂板事故。

頂板事故是指在地下采煤過程中，由于圍巖破壞、支護失效而引起頂幫跨塌等原因造成的人員傷亡、設備損壞或中止生產的事故。

字幕：

二、頂板事故的分類。

煤礦的頂板事故，按冒頂范圍可分為局部冒頂和大面積冒頂。

1、局部冒頂。

采煤工作面的局部冒頂事故經(jīng)常發(fā)生在附近煤壁處、采煤工作面兩端、放頂線附近及構造帶附近；巷道掘進局部冒頂主要發(fā)生在掘進工作面迎頭處、巷道維修更換支架處及巷道交岔處。

2、大面積冒頂。

它包括老頂來壓時的壓垮型冒頂、厚巖層難垮引發(fā)頂板大面積冒頂、金屬網(wǎng)下大面積推垮型冒頂、復合再生頂板條件下推垮型冒頂，直接頂導致的壓垮型冒頂、堅硬頂板條件下因控頂距不當引起的大型冒頂。

字幕：

三、頂板事故發(fā)生的原因

1、違章指揮、違章作業(yè)。從全國歷年發(fā)生的頂板事故來看，有五分之四以上是由于違章指揮、違章作業(yè)引發(fā)的。煤礦的部分干部、職工，存在僥幸心理，麻痹大意，圖省事、輕安全、重進尺、重產量。不執(zhí)行或不了解《煤礦安全規(guī)程》、《作業(yè)規(guī)程》和《操作規(guī)程》，空頂作業(yè)，缺梁少柱，迎山不夠，初撐力不夠及進入采空區(qū)扒煤，導致煤礦頂板事故時有發(fā)生。

案例：（圖片）2006年4月19日6時10分，貴州省興義市雄武鄉(xiāng)富興煤礦在工作面開切眼掘進頭發(fā)生頂板事故，造成3人失蹤。

2、煤礦工程質量低劣。

從對頂板事故的分析來看，很多事故是由于工程質量低劣造成的。有的礦工認為采掘工作面支護是臨時的，即使支護再好，一回柱什么都看不見了，費那么大勁沒有用。因此，習慣于“眼睛當線，鎬把當尺”的老一套，對待工程質量馬虎大意，滿不在乎；有的支架長期不檢修，承載力達不到設計要求；有的支柱規(guī)格小，間距大，不“穿鞋”、“戴帽”，達不到應有的支護效果；有的工作面沒有質量檢查驗收制度，或檢查驗收制度執(zhí)行不嚴，致使采掘工程質量放任自流；

案例：（圖片）2000年10月21日，江蘇省徐州礦業(yè)集團夾河礦掘進一隊在2424運輸機道掘進過程中，迎頭發(fā)生冒頂事故，死亡1人。

該巷道位于—600m水平2424工作面，拱型支護，凈寬為3.6m，凈高為2.6m，棚距為0.7m，迎頭在放完第一茬、第二茬炮后僅支護一架棚子，迎頭未使用措施規(guī)定的臨時支護設施（吊環(huán)式撅頂?shù)?、打安全點柱），只有一根4.2m長的2寸管子當作撅頂?shù)溃┕r沒有認真執(zhí)行敲幫問頂制度、找掉離層危巖，迎頭無安全點柱，工程質量不合格釀成事故。

3、技術管理工作薄弱。

礦工不了解頂板事故發(fā)生的前兆，不采取預防頂板事故的有效措施。

案例：（圖片）2006年3月20日上午11時許，陜西省漢中市鎮(zhèn)巴縣水磨溝煤礦發(fā)生冒頂事故，巷道頂板塌陷，造成5名礦工遇難。

據(jù)分析，技術管理往往在以下三個關鍵環(huán)節(jié)被忽略而產生隱患。

一是采煤工作面初次放頂，遇有斷層或破碎帶。二是采煤工作面的上下出口處。

三是掘進工作面爆破時，采掘規(guī)程沒有相應的行之有效的技術措施。

4、技術裝備落后。

許多煤礦采掘工作面使用摩擦金屬支柱或木支柱，初撐力小，不穩(wěn)定，回柱采用人工作業(yè)，沒有或缺乏對巷道圍巖的監(jiān)測和預報。

字幕：

四、頂板事故發(fā)生的預兆。

一般情況下，煤礦冒頂事件均有預兆。其預兆有以下幾種。

1、片幫。（圖片）

冒頂前煤壁壓力增大，變得松軟，片幫煤比平時增多。

2、響聲。（圖片）

當頂板巖層下沉、斷裂、頂板壓力急劇增大時，木支柱會發(fā)出斷裂聲，然后出現(xiàn)折梁斷柱現(xiàn)象。

3、掉碴。（圖片）

頂板斷裂出現(xiàn)掉碴現(xiàn)象，并且掉碴現(xiàn)象越來越明顯。

4、裂縫。（圖片）

頂板出現(xiàn)新的裂縫或原裂縫加深加寬。

5、漏頂。（圖片）

破碎的偽頂或直接頂在大面積冒頂前，往往因偽頂不嚴和支架不牢出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象。如不及時處理，將使棚頂托空、支架松動、巖石冒落，極有可能形成大面積冒頂。

6、離層。（圖片）

頂板將要冒落之前，會出現(xiàn)離層現(xiàn)象，敲擊時產生空響。因此，每位礦工進行采掘工作時，要多觀察多總結，熟悉冒頂預兆，預防事故發(fā)生。

有經(jīng)驗的老礦工師傅，總結了預測冒頂危險的方法：（圖片）

一是木楔法：在頂板裂縫打入小木楔，過一段時間，如果發(fā)現(xiàn)木楔松動或夾不住了，說明裂縫擴大，頂板有冒落的危險。

二是敲幫問頂法：用手鎬或鋼釬敲擊頂板，聲音清脆響亮的表明頂板完好，發(fā)出“空空”聲音的，表明頂板巖石已離層，一定要及時把離層的巖塊敲下來。

三是震動法：右手持鑿子或鎬頭，左手指尖扶頂板，用工具敲擊時如感到頂板震動，表明巖石分離，有冒頂隱患。

字幕：

五、預防煤礦頂板事故的措施

（一）、采煤工作面冒頂事故及事故預防。

1、壓垮型冒頂。（圖片）

壓垮型冒頂是因工作面支護強度較小，或頂板來壓引起支架大量壓壞而造成的冒事故。一般是開采堅硬頂板的煤層時產生的，危害極大。

預防措施：提前強制爆破頂板，或采取注水等方法軟化堅硬巖層；另外，應加強實地監(jiān)測頂板活動，提高預測預報水平。

2、漏垮型冒頂。（圖片）

漏垮型冒頂是在破碎頂板條件下，先在工作面支架的空擋或煤壁外發(fā)生漏頂，由于沒有得到及時有效的控制，漏頂范圍擴大，支架失效而造成大面積冒頂。

預防措施：減少頂板暴露面積和縮短頂板暴露時間，如及時掛梁、及時打柱，頂板背嚴背實，減少放炮對頂板的震動破壞。

在液壓支架工作面，采高較大時，選用帶護幫裝置的架型，采用帶壓移架法等。

3、推垮型冒頂。（圖片）

推垮型冒頂是因水平推動作用，使工作面支架大量傾斜而造成的冒頂事故，通常發(fā)生在由下軟上硬巖層構成的復合頂板條件下。

預防措施：一是采用偽斜工作面。二是掘進運輸平巷或回風平巷時，不破壞復合頂板。三是控制采高，使頂板冒落后能超過采高。四是提高支架初撐力。

4、采煤工作面局部冒頂。（圖片）

一是采煤工作面兩端的冒頂：

為防止工作面兩端發(fā)生冒頂，在機頭機尾處采用四對一梁三柱鋼梁抬棚支護，十字頂梁或雙楔鉸接頂梁支護，在工作面與巷道相連處，才用抬棚支護。綜采工作面，采用端頭支架。巷道支架采煤共組面超前支護20m。

二是靠近煤壁的局部冒頂：

應及時支護懸露頂板，采用正懸臂交錯頂梁支護，炮采時控制裝藥量及炮眼角度，避免崩倒支架；煤層片幫時，采用掏梁窩超前支護。

綜采工作面，割煤機應及時探出伸縮梁，及時擦頂帶壓移梁。

三是放頂線附近局部冒頂：

要在大塊巖石范圍內采用木垛加強支護，如巖石太大，應延長控頂距；單體支柱工作面大塊巖石范圍內，以木支柱代替支護，等大塊巖石都處在放頂線外的采空區(qū)時，再用絞車回木支柱。

四是地質破碎帶附近的局部冒頂：

預防措施：在構造帶（如斷層等）設木垛加強維護，同時在迎著巖塊可能滑落的方向，支設戧棚或戧柱；過斷層需挑頂或臥底時，應淺打眼，少裝藥，放小炮。過斷層挑頂時，木柱要穿鞋，臥底時，頂煤處應剎嚴背緊。在地質破碎帶，無論是直接采過去或是開切眼穿過，一定要加強支護。

（二）、巷道冒頂事故預防。

煤礦巷道冒頂主要發(fā)生在掘進工作面迎頭處、巷道維修更換支架處和巷道交岔處，其預防措施有：

1、掌握地質資料，摸清地質構造及頂板結構，巖性變化及水文地質情況，分析掘進工作面巷道冒頂因素。

2、嚴格頂板安全檢查制度，堅持進行敲幫問頂，發(fā)現(xiàn)活巖和散巖應及時處理。

3、提高支設質量，保證初始工作阻力，錨桿支護時應檢查錨固拔拉力。

礦工在井巷維修與冒頂處理時，要按“先外后里、先支后拆、先上后下、先近后遠、先頂后幫”的要求進行。

先外后里，是指維修巷道或處理某一處冒頂時，要先處理離安全出口近的那一頭，由此逐漸向前處理，再處理最里邊的巷道，直到巷道全部處理維修完畢?！粳F(xiàn)場實景或畫面顯示】：礦工在處理一段巷道，因巷道失修，作業(yè)人員由外向里進行。

先支后拆，是指在更換巷道支護時，在拆除原有支護前，要先加固臨近支護，拆除原有支護后，及時除掉幫頂活動巖石，架設永久支護。特別要注意的是，在更換失修巷道柱腿時，要先打好立柱或架抬棚，再拆去舊柱腿，換上新柱腿。

【現(xiàn)場實景或畫面顯示】：礦工作業(yè)情況。

先上后下，是指在傾斜的巷道內處理鉚釘或維修支護時，要沿傾斜的巷道由上而下進行。當傾斜巷道傾角大于150時，還要有防止矸石、物料滾落和支架傾倒的安全措施。

【現(xiàn)場實景或畫面顯示】：礦工作業(yè)情況。

先近后遠，是指同一條巷道有幾處需要維修和進行冒頂處理，要先處理距安全出口較近的那一段，然后依次向巷道里面進行。

【現(xiàn)場實景或畫面顯示】。礦工作業(yè)情況。

先頂后幫，是指在處理程序上，應該先維護和支撐頂板，然后再維護兩幫。

【現(xiàn)場實景或畫面顯示】。礦工作業(yè)情況

煤礦巷道冒頂，有很多處理方法，礦工總結了許多好的經(jīng)驗。當巷道冒頂范圍很小時，可采用直接支架法，如先扒兩幫矸石、支立棚腿、上梁架棚、剎頂背幫，然后清理矸石；當巷道冒落高度較大時應采用木垛支護，先在冒落矸石上打木垛，再在木垛掩護下清理煤、矸，支設支架。為保證安全，處理冒頂時，支護工作應在冒落較穩(wěn)定后進行。

字幕：

六、煤礦冒頂事故礦工自救、互救方法：

發(fā)生冒頂事故，礦工要掌握正確的自救，互救方法，避免傷亡事故，控制冒頂事故造成的損失。

字幕：

（一）采煤工作面冒頂時的自救、互救方法。（圖片或圖像演示）

1、掌握采煤工作面發(fā)生冒頂事故的征兆。礦工觀察到冒頂征兆時，如果不能采取有效的安全措施避免頂板冒落，應快速離開危險區(qū)，撤退到安全地點。

2、突發(fā)冒頂時，礦工要立即靠煤幫貼身站立，或到木垛處避險。從采煤工作面發(fā)生冒頂?shù)膶嶋H情況來看，頂板靠煤壁冒落或壓垮木垛是很少見的。發(fā)生冒頂時，如果礦工來不及撤退到安全地點，應選擇靠煤壁或木垛站立，合理避災。

3、冒頂壓埋礦工后，遇險礦工可采用呼叫、敲打的方法，如敲打物料、巖塊；有可能發(fā)生連續(xù)冒頂時，只能呼叫不能敲打，防止震動引發(fā)連續(xù)冒頂。

冒頂對礦工的傷害，主要表現(xiàn)為砸傷、掩埋和隔堵。遇險礦工發(fā)出的呼救信號，要有規(guī)律而且連續(xù)，便于營救人員根據(jù)呼救信號，準確的掌握遇險礦工的位置、人數(shù)和傷險情況，采取可靠的營救措施。

遇險礦工要積極配合營救工作，被壓埋的礦工，不能采用劇烈掙扎的方法避險。因為劇烈掙扎會使被壓埋人員周圍的煤矸、物料失去暫時的平衡，導致新的冒落，反而不能脫險。

正確的避險方法是：在遇險地點有組織的維護好自身安全，構筑脫險通道配合外部的營救措施，保存體力，保持鎮(zhèn)定，為成功脫險創(chuàng)造良好條件。

字幕：

（二）巷道冒頂時的礦工自救、互救方法。（圖片或圖像演示）

1、如果遇險礦工被大塊巖石壓住，要采用液壓起重器或千斤頂?shù)裙ぞ撸汛罂鞄r石頂起，將人救出。

如果礦工在冒頂事故中有砸傷或骨折，應先將骨折處作臨時固定，如有傷口出血，應把礦工運到安全地點，立即止住傷口出血，纏上繃帶。如果傷口有煤渣，千萬不能水洗，也不可用臟布包扎。急救后，要盡快送達地面，轉送醫(yī)院治療。

遇險礦工在獨頭巷道被冒頂事故堵在里面后，要正視災害，不可驚慌失措。應主動聽從班隊長和有經(jīng)驗的老礦工指揮，減少體力消耗，有計劃的使用飲水、食品、礦燈，靜臥等待救援。

2、礦工遇險被困獨頭巷道時，如果有電話，要馬上用電話向有關部門匯報冒頂情沒有電話時，應敲擊巷道的鋼軌、管道或穩(wěn)定的巖石，有規(guī)律的發(fā)出連續(xù)呼救信號。

3、視災害情況，維護加固冒落巷道和礦工躲避地點的支架，防止冒頂事故擴大，保證避災安全。如果巷道內被困地點有壓風管，要打開壓風管，輸送新鮮空氣，稀釋、沖淡可能的局部瓦斯。通風時，礦工要注意保暖。

礦工朋友們，煤礦頂板事故雖然危害很大，但事故的發(fā)生往往有其規(guī)律性，有其發(fā)生的預兆。只要我們總結經(jīng)驗，堅持礦壓觀察和觀測，應用先進的支護技術，選用合格的支護材料，煤礦冒頂事故就一定能得到控制和避免。

提高安全意識，預防煤礦事故發(fā)生。

第四篇：注漿加固匯報——煤礦防治沖擊地壓

母杜柴登礦注漿補強加固情況匯報

1.基本情況：

1.1簡介

母杜柴登礦井首采工作面為30201綜采工作面，開采3-1煤層，煤層厚度2.9～6.22m，平均厚度5.21m。工作面走向長度為3417m，傾向長度為241m，設計采高4.75m，沿頂、底進行回采。采用雙巷布置，煤柱為19.4m。30201首采工作面主切眼于2014年7月26日貫通，2016年12月首采面開始試生產。按照設計，服務30201和30202兩個工作面的首采面輔運順槽，從掘進到30202工作面回采完畢，服務年限達6年左右。1.2工作面來壓情況：

30201工作面自2016年12月2日開始生產，至12月22日，工作面推進至48.8m時，工作面初次來壓。

2017年1月2日，當工作面推進至78m時（機頭81m、機尾74m），發(fā)生第一次周期來壓，即第一次周期來壓步距 30.8m，來壓持續(xù)到92m左右。

2017年1月6日，當工作面推進至104m時，發(fā)生第二次周期來壓，第二次周期來壓步距為26m，來壓持續(xù)到110m左右。

1.3外巷巷道受初次來壓和周期來壓顯現(xiàn)情況

輔運巷：初次來壓后礦壓顯現(xiàn)明顯。來壓前后對比如圖1、2所示

圖1：輔運巷來壓前

圖2：輔運巷來壓后

回風巷：2#回風巷推采到第一次見方后開始來壓，顯現(xiàn)劇烈。來壓后幫、頂部如圖3、4所示：

圖3：回風巷來壓后幫部變形

圖4：回風巷來壓后底板變形

2.目前采取的注漿加固補強巷道情況

由于開采煤層上方賦存有特厚堅硬頂板，在工作面周期來壓基本頂破斷，以及上覆關鍵層破斷時，會引起采場附近大的擾動。母礦開采的煤體本身比較堅硬，脆性較強，在圍巖震動時極易破碎出現(xiàn)裂隙，引起巷道圍巖的初次支護結構破壞，支護能力大大降低。特別是煤層頂板上部還賦存有大的含水層，比如輔運巷14#聯(lián)巷沖刷段，巷道頂板出現(xiàn)淋水。不斷加大的淋水量說明頂板的裂隙受淋水的沖刷越來越大，圍巖的裂隙越來越多，也使一次支護的由錨網(wǎng)、錨索形成的支撐結構的整體性越來越差，錨索、錨桿的工作阻力大大降低。

為解決巷道受動載引起的支護能力大大降低的難題，保證輔運巷在要求的服務年限內有足夠的斷面滿足安全生產需要，礦上聯(lián)合有關合作方在井下實驗了馬麗散注漿加固補強巷道措施，取得了較好的效果

2.1采用中空錨注錨索對巷道圍巖進行錨注補強加固的機理：

采用中空錨注錨索對巷道圍巖進行錨注支護或補強加固，支護效果顯著提高，其支護機理與樹脂端錨錨索相比可通過以下三方面進行分析：

中空注漿錨索預緊后通過中空結構進行反向馬麗散NS注漿，使?jié){液充滿索體與鉆孔孔壁之間的空隙，實現(xiàn)了由端錨變成全錨，漿液在注漿壓力的作用下向巷道圍巖內擴散。有以下三個作用：（1）提高了支護系統(tǒng)的剛度

當內部張力使圍巖離層破壞時，全長錨固的錨索受力變形集中在與巖層出現(xiàn)變形破壞層位相對應的局部長度范圍內，而端錨的錨索會在錨固端和預緊索具間的索體全長均勻變形，較全錨索變形量要大得多，因而，根據(jù)材料力學原理，對相同的巖層變形量，全長錨固所產生的支護載荷比端錨高得多。（2）提高了圍巖的抗剪切能力

巷道圍巖在地應力的作用下發(fā)生破壞，往往沿層面或破裂面發(fā)生剪切錯動，對錨桿/錨索產生剪切作用，全長錨固加強了圍巖與錨桿、錨索的力學聯(lián)系，提高了圍巖的抗剪切能力。（3）全長錨固安全可靠，不易卸載

端錨支護的主要作用點在兩端，一端為樹脂錨固段，一端為索具預緊段。其錨固強度受安裝、攪拌、樹脂強度等因素影響較大；當圍巖礦壓較大時，桿體、索體全長受拉/剪應力影響極易引起托盤孔口破裂、巖體被“壓酥”而造成螺母脫絲或索具下滑、托盤處巖體破壞垮落，產生卸載，使錨桿、錨索的支護阻力降低，因而減小或失去對圍巖的控制能力。而全長錨固支護時錨桿、錨索全長均與圍巖錨固于一體，圍巖應力主要作用于全長錨固段桿體或索體，其螺母或索具的受力較小，不易產生卸載，錨固可靠，同時通過注漿，使?jié){液包裹了桿（索）體，起到防腐作用。2.2馬麗散有機材料加固對圍巖的作用（1）充填裂隙和擠密圍巖的作用

注漿漿液在泵壓作用下，不但可以將相互連通的巖體裂隙充滿，同時在壓力的作用下還可將充填不到的節(jié)理、裂隙壓縮，從而對巖體整體起封閉及擠密作用。進而使巖體的彈性模量提高，強度也相應提高。格里菲斯強度理論認為，介質內存在裂隙時，在承載時會在裂隙的端部形成拉應力集中，當拉應力達到巖體的抗拉強度時，巖體的裂縫會發(fā)展，直到巖體破裂，注漿加固后，漿液在較高的泵壓作用下，將圍巖內的裂隙充滿固結，同時在固結過程中漿液將產生微膨脹，將對漿液無法充填的微小裂隙產生擠密作用，使裂隙端部的拉應力集中大大削減或消失，從而使巷道圍巖的破壞機制發(fā)生變化，由原來的拉伸破壞轉為壓縮破壞。

（2）網(wǎng)絡骨架作用

在注漿加固過程中，漿液在泵壓及微裂隙的毛吸作用下通過擠壓或滲透作用進入到巖體的裂隙中，待漿液固結后，以固體的形式充填在裂隙中并將破碎巖體固結，這些固化體在破碎巖體內形成了新的呈薄厚不一的片狀或條狀網(wǎng)絡骨架結構，漿液結石體與破碎巖石構成兩相復合體的骨架效應，從而使得破碎巖體重新成為具有較好的彈-粘性和粘結強度的均勻密實的巖體。

（3）提高了支護體的阻尼性，抗震性能大大提高

采用的馬麗散注漿材料，凝固后和圍巖形成的新的支護結構具有一定的彈性，提高了以較脆煤體為主的支護體的阻尼系數(shù)，在受到?jīng)_擊震動時，支護體的抗震性能有很大提高。2.3井下施工情況：

注漿錨索在30201工作面輔運巷15#聯(lián)巷往北目前已施工500米，施工注漿錨索2100套，馬麗散30噸。

對30201工作面輔運巷頂板下沉嚴重破碎段區(qū)域及淋水沖刷段進行頂板馬麗散NS加固，目前已對30201工作面輔運巷30201工作面輔運巷14#聯(lián)巷沖刷帶、20#聯(lián)巷頂板下沉嚴重段加固完成。加固馬麗散NS40噸。2.4現(xiàn)場效果：

綜采工作面目前已回采至30201工作面輔運巷12聯(lián)巷處，切頂線后至15#聯(lián)巷處施工注漿錨索區(qū)域頂板來時后頂板未出現(xiàn)嚴重破碎，頂板下沉量較小。有效控制了頂板變形。在巷道淋水段注漿加固后，頂板不在出現(xiàn)淋水，巷道支護狀況明顯改善。

巷道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)

與沒注漿加固巷道區(qū)段的變形對比 附注漿后的圖片

3.存在的問題：

（1）由于注漿加固的巷道和一般圍巖比較破碎時施工注漿加固的不同，圍巖相對比較完整，母礦的煤體比較堅硬，裂隙不發(fā)育。因此要求注漿壓力相對較高，對注漿材料的流動性、膨脹比、反應時間等性能參數(shù)都和馬麗散的對破碎煤體加固而設計的性能參數(shù)有所不同。有必要針對本礦的情況對注漿材料的性能參數(shù)進行調整。

（2）目前注漿管的深度和封孔長度，特別是注漿錨索的封孔長度具有隨意性。注漿加固的目的是提高圍巖與支護材料形成的支護體機構的整體抗震性能，因此，注漿的時機（過早、過晚都不好），鉆孔的布置，封孔管的深度都與普通的馬麗散注漿不同，要根據(jù)具體礦井煤礦的情況具體設計，盡量使注漿材料均勻分布，最終形成彈性有機樹形骨架結構提高圍巖阻尼性的結果。

（3）目前對注漿壓力沒有量化研究，對注漿后形成的新的支護結構的厚度沒有研究。（4）對注漿孔的布置沒有研究，出現(xiàn)了單個注漿孔注漿量相差太大的現(xiàn)象。也必定會出現(xiàn)新的支護體厚度不均勻的結果。

（5）基于本技術的目的是提高圍巖與支護材料形成的支護體機構的整體抗震性能，因此要研究注漿材料和目前支護材料、支護工藝的優(yōu)化配合。

（6）對注漿補強后支護體抵抗沖擊振動的性能沒有詳細研究

4.建議：

為更好的掌握有機材料加固巷道的技術特點，提高巷道圍巖在抗振動沖擊情況下的支護特性，有效降低沖擊地壓對礦井安全生產的威脅程度，提高注漿加固材料的投入的科學性，建議聯(lián)系科研院所，開展“巷道彈性有機物高壓注漿加固抗沖擊振動技術”課題研究。擬研究的問題：

（1）目前巷道受采動影響的情況特別是圍巖松動圈以及裂隙的發(fā)育情況；找到注漿加固的最合理時間段。

（2）對目前母礦的沖擊地壓顯現(xiàn)數(shù)據(jù)進行分析，找到?jīng)_擊時圍巖的震動破壞頻率區(qū)間。

（3）依據(jù)以上基礎資料對注漿材料配方進行調整，以得到最好的提高圍巖整體抗震性能的結果。

（4）實驗室實驗得出加注有機材料的合理比例。（5）制定合理的注漿加固工藝（6）優(yōu)化注漿與支護技術參數(shù)。（7）制定出合理的注漿鉆孔布置方案

第五篇：破碎頂板施工工藝研究的論文

1問題提出

4314工作面為長平礦井一個大采高工作面、大傾角開采工作面，大傾角影響推進380m。工作面機頭低、機尾高，其中有250m機頭機尾高差在20m以上，最大高差達36.4m，生產過程中極易造成溜子前竄、支架傾倒、機尾割不透、機尾三角區(qū)空頂面積增大等難題，稍有不慎工作面就瀕臨停產。對此情況，長平公司制定完善的大傾角大采高破碎頂板工作面回采方案，采用磨機頭、單向頂溜、打戧柱、工作面?zhèn)蝺A斜推進、靠架扶架、降低采高、機尾擴幫、機尾三角區(qū)打密集柱等多種措施，解決了4314大采高工作面因機頭機尾高差過大、工作面頂板偽頂破碎嚴重等因素造成的刮板輸送機前竄、支架歪斜度超標、支架擠架咬架、機尾割不透、機尾三角區(qū)空頂面積過大等難題，為工作面的順利回采提供了可靠保障。

2解決方案

2.1刮板輸送機前竄控制

工作面機頭機尾高差過大，勢必造成工作面溜子前竄、機尾割不透、機頭安全出口不暢等眾多負面因素，必須從一開始就加強刮板輸送機的控制工作。

（1）工作面采用磨機頭配合單向頂溜方法調整，磨三角次數(shù)與長度視具體情況而定。一般磨三角時，磨三至五次必須走一個整循環(huán)，以免造成溜子彎曲度過大并使溜子反方向移動；磨三角過程中同時調整溜子、支架，避免出現(xiàn)溜子、支架在工作面分成臺階，保證溜子、支架始終成一直線，最大限度保證架間距均勻，推移千斤頂與溜子垂直。

（2）機組割煤通過后，由機頭向機尾依次單向頂溜，逐漸調整支架框架偏向機尾方向，利用支架推移框架將溜子頂向機尾。

（3）推移機頭前在溜子與煤柱間打戧柱，防止推移過程中溜子下滑。

（4）在機頭磨角效果不明顯時，需進行調架，即用單體柱調整支架底座方向；將支架底座擺向機尾后開始拉架，讓支架底座向機尾方向擺，以使在推移溜子時框架受底座限制帶動溜子向機尾方向移動。

（5）采用單向割煤配合單向頂溜方式。溜子前竄嚴重時，機組從機尾向機頭割過煤后，后方不頂溜，在割至機頭后空刀返回機尾，即機組單向割煤；然后從機頭向機尾方向依次單向頂溜，利用支架推移框架將溜子頂向機尾方向，讓其向機尾移動。

（6）將工作面調成偽傾斜開采，工作面機頭機尾保持適當?shù)木嚯x（機頭超前機尾15~20m），回采時保持工作面?zhèn)蝺A斜。

（7）根據(jù)現(xiàn)場情況，利用支架側護板和單體柱輔助調架。最大限度的利用側護板之間相互作用力，調節(jié)支架；用單體柱調架，就是利用單體柱將調斜的支架的底座進行調架，使支架和框架之間有向上的角度，推溜時由此角度產生的推溜分力，加之改變推溜方向可以抵消溜子的前竄，達到控制溜子的作用。調架必須在移架的過程中進行。

（8）采取單體柱輔助頂溜的方法來控制溜子的前竄下滑。利用單體柱斜向配合框架頂溜配合的方法控制溜子竄前，具體做法為單體柱的一端打在本架的溜槽底部，另一端打在機頭方向相鄰架的底座上，用遠程供液操作，與支架推溜千斤頂同時推溜，利用單體柱增加反方向作用力來控制溜子。

2.2工作面支架倒架、擠架、咬架控制

（1）升緊工作面支架，達到初撐力要求。支架在本身重力作用下，存在向機頭方向傾斜的趨勢，支架若升不緊達不到初撐力，勢必增加倒架的可能性。

（2）相鄰支架兩人配合操作，利用支架側護板調架、靠架，利用側護板之間的相互作用力，適當調節(jié)支架頂梁帶動整個支架，從而減小支架歪斜度；如本架降架拉出——將相鄰機尾支架的側護板收回——本架側護打出同時升緊支架。

（3）利用機組靠架：將支架小護幫板收回，大護幫板與底板垂直，采煤機搖臂抬升至適當高度，啟動采煤機行走系統(tǒng)進行扶架作業(yè)。

（4）墊方木減小支架度數(shù)：拉架時利用吊架千斤吊起支架底座，在支架機頭側底座下墊方木，拉架過程中將方木拉入底座下升緊支架。

（5）單體柱調架、靠架：在降架、拉架、升架過程中，利用單體柱對傾斜的支架的頂梁（或立柱）施加側向作用力，減小支架傾斜角度。

（6）控制架間距，防止頂板漏矸影響靠架；如發(fā)生漏矸使用板梁打丁字棚維護減少漏矸。

2.3工作面采高控制

（1）由于工作面沿走向方向頂板下沉量大，機組與溜子下臥跟不上頂板下沉速度，工作面下山回采期間采高控制在4.5m左右；機組臥底量每刀控制在100~150mm，采取“臥兩刀平三刀”的方式推進。機組司機嚴格控制下臥量，防止溜子下沖嚴重出現(xiàn)吊溜情況。（2）機組司機割煤過程對頂?shù)装迤秸冗M行控制，杜絕出現(xiàn)馬棚和驢脊梁。

2.4工作面頂板控制

工作面頂板有一層偽頂，穩(wěn)定性較差，同時由于工作面傾角大，工作面?zhèn)雾敇O易垮落，從而會使支架蹬空、接頂不實，造成支架失穩(wěn)、傾倒，就會嚴重影響工作面正常生產。需要采?。?/p>

（1）移超前支架。在工作面?zhèn)雾斊扑閰^(qū)段，及時移超前支架，使支架前梁擠緊煤幫，護幫板真正起到護幫作用。

（2）分段停機移架。因工作面傾角大，工作面割煤與移架工序不能同時進行，如果等煤機割完一刀后工作面再整體移架，機道空頂時間太長，對工作面頂板破壞程度大，容易出現(xiàn)掉頂、漏頂現(xiàn)象，為此，采取工作面分段停機移架方式，每隔15~30m停機移架；在工作面頂板破碎時，每3~5m分段停機移架及時支護頂板。

（3）帶壓擦頂移架。因工作面傾角較大，如果采用正常操作程序降架移架容易出現(xiàn)抽頂現(xiàn)象，因此，采取帶壓擦頂移架方式進行移架操作，使頂梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移。這樣頂板不會出現(xiàn)明顯松動，可有效控制頂板。

（4）確保支架初撐力達到標準要求。加強乳化泵站的檢修力度和乳化液濃度的配比要求，確保泵站供液輸出壓力不低于30MPa。每班安排專人對支架進行二次補液，確保支架初撐力達到24~30MPa。加強支架維修力度，杜絕支架自動卸液現(xiàn)象。

（5）采用注漿加固煤體，提高工作面煤幫承載力，并對破碎頂板進行固結，最大限度增大破碎頂板完整性。采用金鼎加固一號對工作面煤壁和頂板進行預加固。注漿采用單排眼形式布設注漿鉆孔。注漿眼布置在距底板3m處，眼間距5m，深度8m；角度與水平面成25°左右；封孔2m，孔徑42mm。漿液在泵壓的作用下擠壓或滲透到破碎煤巖體的大大小小的裂隙中去，漿液固結后，以固體的形式充填在裂隙中并與巖體固結，在巖體內形成新的網(wǎng)絡狀的骨架結構。充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)能力，并與煤壁原有支護體系共同作用，從而減輕原有支護體系承受的載荷，改善煤壁圍巖應力分布，大大減小煤壁頂板下沉量。

2.5機尾三角區(qū)密集棚支護和煤壁擴幫處理

在回采過程中，工作面機尾三角區(qū)空頂面積較大，需要在機尾切頂線和三角區(qū)處進行密集棚支護，密集棚間距400mm，每排布置12~14根單體柱支護。同時，對于工作面機尾割不透的情況，安排專業(yè)隊組對機尾工作面?zhèn)让簬吞崆皵U幫1m，為后期回采提供便利條件。

3效果

通過采用大傾角大采高破碎頂板工作面回采工藝，采取綜合管理措施，4314工作面目前已經(jīng)順利推進了260m，在此期間，工作面保證了4刀/d的回采進度，未發(fā)生因傾角過大出現(xiàn)倒架等不良因素導致工作面停產狀態(tài)。該技術的應用，為礦井以后三盤區(qū)、五盤區(qū)大采高工作面類似情況下的回采積累了寶貴經(jīng)驗，同時也為其它礦區(qū)類似大傾角大采高工作面的回采施工的組織方案提供了可靠的技術指導作用。