劈裂灌浆技术之底板灌浆试验.pdf

第 1 期2022 年 8 月铁法科技窑窑43劈裂灌浆技术之底板灌浆试验小康矿王吉凯摘要针对小康矿 W3101 运顺创新试验底板劈裂灌浆技术，经采动后局部仍有底梁凸起的现象，在W3101 回顺材料平巷进行了分为盖板灌浆和劈裂灌浆及缩小孔间距和排距的改进试验，解决了底梁凸起的问题关键词劈裂灌浆底板灌浆1初次试验1.1试验段地质条件小康矿 W3101 综放面运顺 440470m 赋存深度 810m，开采煤层平均厚度 10.2m。该位置与向斜轴斜交，位于 W3-无煤带边缘 25m 处。属于向斜轴部、无煤带边缘应力集中区，详见图 1。该位置巷道于 2018 年 4 月掘进施工，至 2021 年 12 月已经服务 3 年 8 个月。图 1 运顺 450m 处平面位置图1.2灌浆施工情况2021 年 2 月，运顺 440470m 位置巷道底臌明显，局部巷道最小净高 2.9m，大部分底梁已有轻微变形，约有 10 架底梁凸起明显。为加强运顺 440470m 底板支护，2021 年 3 月10 日 5 月 22 日，小康矿开始在对巷道底板进行劈裂注浆加固（图 2）。底板注浆孔布置：每排平均布置3 个注浆孔，间距 1.6m、排距 1.8m 均匀布置。注浆孔直径 90mm，钢管注头外径 75mm。底角注浆孔与平面夹角 45，钢管注头长 2m。底板正中注浆孔与底板垂直布置，钢管注头长 1m。详见图 3。施工工序：首先将钢管注头放入灌浆孔浇筑混凝土承压盖板喷射混凝土封闭底角等待24h底板劈裂灌浆。盖板厚度 0.30.6m，两帮底角与底板接合部位喷浆厚度不小于 0.1m。底板注浆孔布置见图 3。采矿工程图 2运顺 450m 处（摄于 3 月 15 日）第 1 期2022 年 8 月铁法科技窑窑44图 3 底板注浆孔布置图1.3灌底段底臌2021 年 12 月，受采动压力等因素影响，该位置巷道圆棚底梁在 3 月份变形量的基础上又凸起约0.6m，巷道最小净高为 2.3m，已影响到工作面正常的运输及行人安全（图 4），被迫提前将圆棚底梁摘掉。图 4 运顺 450m 处超前工作面 110m 底臌情况（摄于 12 月 7 日）1.4底臌原因分析（1）与向斜轴部来压有关工作面当前回采位置位于向斜的轴部。该向斜枢纽方向近 SE，为一不对称向斜，向斜轴两翼煤层倾角变化较大（图 5），北翼煤层倾角较缓，在 25之间，南翼煤层倾角较大，在 312之间。现回采位置处于向斜的轴部附近，应力集中、煤岩层稳定性差，是造成底臌的主要因素之一。图 5运顺局部素描图（2）与无煤带岩性不稳定有关2021 年 11 月 30 日至今，W3101 工作面运顺已进入 W3-无煤带回采，预计影响长度 80m 左右。运顺灌底位置位于 W3-无煤带边缘 25m 处（图5）。受无煤带影响，该区域煤岩层起伏变化较大，易产生应力集中，是造成该区域底板底臌严重、底梁凸起的因素之一。（3）与常年积水有关由于 W3101 运顺灌底位置为运顺最低点，回采初期设置了水窝子，巷道底板长期处于积水状态，导致底臌严重。尽管在底板注浆前，施工单位加强了抽水管理，但底板含水量大的问题仍无法根治，加大了施工难度，影响了施工质量。注浆时，由于底板含水量大，水与浆液混合后改变了水固比，影响了浆液固化时间和强度。（4）与施工有关一是底板注头长度 1m，注头短，影响浆液扩散效果，浆液扩散深度、范围小。二是灌底封闭效果不好，底板漏浆，造成注浆压力达不到设计要求。三是灌底前，底梁大部分均产生回弯，承压能力减弱，随着回采动压影响，底梁受压逐步增大，使底梁形变加剧，导致底梁彻底断裂。2改进试验针对上述施工问题，在 W3101 回顺材料平巷进行了改进试验，试验工程量 45m。该段试验巷道底梁状态基本完好，未见明显凸起。为了取得更好的封闭底板效果、增加浆液扩散深度和范围，设计底板灌浆分为盖板灌浆与劈裂灌浆（图 6）。设计灌浆孔间距 1m，劈裂灌浆孔与盖板灌浆孔排距 1.2m（图7）。（a）盖板灌浆孔布置（b）劈裂灌浆孔图 7灌浆孔布置平面图施工工序：首先将钢管注头放入灌浆孔底板、底角喷射混凝土封闭等待 72h盖板孔灌浆等待48h劈裂孔灌浆。盖板孔灌浆标准：灌浆压力 4MPa，稳压时间保证 1min 以上，结束灌浆；或以灌浆孔周围（2.5m 半径）四处冒浆，无法封堵，结束灌浆。如底梁凸起，巷道净高不满 3m 时，将底梁处理掉。劈裂孔灌浆标准：盖板孔灌浆结束 48h 后，开始劈裂孔灌浆。劈裂灌浆压力 8MPa，稳压时间保证1min 以上，结束灌浆。未达到 8MPa 的灌浆孔必须进行 2 次灌浆，灌浆时间间隔大于 40min 小于 1h。底角钢管注头安设有连接变头、截止阀、二次保护链（图 8）。（下转第 137 页）第 1 期2022 年 8 月铁法科技窑窑45图 6灌浆孔布置断面图（上接第 45 页）图 8 底板注头连接3总结通 过 改 进 试 验，回 顺 材 料 平 巷 与 运 顺440470m 底板灌浆加固段对比，单孔灌浆量增加 1倍，见图 9。可以看出改进试验的灌浆量明显增加。图 9单孔灌浆量对比曲线图此次改进试验存在问题：一是盖板灌浆孔间排距为1m2.4m，排距较近，存在相邻灌浆孔窜浆现象。很多盖板灌浆孔灌浆时，浆液从相邻盖板灌浆孔中窜出。但施工单位并没有对窜浆的灌浆孔进行灌浆，原因是施工单位不了解浆液特性、使用方法不当，浆液难以灌入。今后应采取的方法：在浆液的软塑时间(4080min内)，对窜浆的灌浆孔进行灌浆。此时孔内浆液已不具有流动性，具有较弱的强度，是利用浆液压力打通灌浆孔的最佳时间。灌浆时压力逐渐升高、直至打通灌浆孔，当灌浆压力达到8MPa，且稳压时间保证 1min 以上时，结束灌浆。二是底板、底角喷射混凝土封闭层封闭薄弱，局部仍有漏浆问题。今后应采取的方法：采用铺设钢筋网喷浆的方法提高封闭层的整体性。在底板喷浆前，先用灌浆浆液对底板进行防漏处理，厚度 50mm，然后再进行喷浆，提高承压强度和防漏浆效果。作者简介：王吉凯(1979-)，男，高级工程师。2011 年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，现任小康矿工程地测大队主任工程师。联系电话：[phone]遥综上所述，要充分理解和掌握国家的政策，在合理合法的范围内享受国家政策，同时，应根据政策导向引领，形成产业协同、系统布局、更迭有序、持续发展的良好态势，优化资源要素配置，不断推动企业从规模速度型向质量效率型转变、从传统技术向智能智慧化转换，实现企业科技创新带动经济增长。窑窑137第 1 期2022 年 8 月铁法科技作者简介：郝伟（1980-），女，会计师。2007 年毕业于辽宁工程技术大学会计学专业，现任小青矿财务部会计。联系电话：[phone]。