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技術(shù)創(chuàng)新開啟“提質(zhì)增效”新引擎

_{-應(yīng)急管理部信息研究院研發(fā)的AJG水泥漿復(fù)合添加劑在亞美大寧動(dòng)壓巷道圍巖加固應(yīng)用成功}

一、礦井概況

山西亞美大寧能源有限公司（以下簡稱大寧煤礦）華潤煤業(yè)（集團(tuán)）有限公司,。生產(chǎn)能力4.00Mt/a,，井田面積38.8225平方公里,，批準(zhǔn)開采3號(hào)煤層,，開采深度由+620m至+360m標(biāo)高,，煤層平均可采厚度為4.45m,，傾角小于10°,，屬于近水平煤層,，礦井采用斜井開拓方式，混合式通風(fēng),。井田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等,，水文地質(zhì)類型為中等。煤層不易自燃,，煤塵無爆炸危險(xiǎn)性,，屬煤與瓦斯突出礦井。煤層頂板為粉砂巖,、泥巖或砂巖,，底板為泥巖或粉砂巖,。

大寧煤礦布置有1個(gè)綜采工作面、2個(gè)順槽連掘工作面,、1個(gè)順槽綜掘工作面和2個(gè)大巷綜掘工作面,。采用綜合采用機(jī)械化一次采全高長壁開采，全部垮落法管理頂板,，長壁工作面采用后退式開采,。

大寧煤礦現(xiàn)回采三〇六工作面。頂板偽頂為含炭泥巖,，直接頂為粉砂巖細(xì)粒砂巖粉砂巖夾泥巖,，老頂為細(xì)粒砂巖夾中粒砂巖。三0六綜采工作面東部為已回采的三0五工作面,，西部為三0七工作面,，南部為西區(qū)開拓大巷，北部為本礦北部邊界及宇昌煤業(yè)南部邊界,。

二、項(xiàng)目背景

大寧煤礦綜采工作面順槽采用三巷布置,，分別為01,、02、03巷,，順槽支護(hù)主要手段采用錨桿（索）+鋼筋梁+金屬網(wǎng)（塑料網(wǎng)）支護(hù),。但隨著西區(qū)開采深度的增加，在采動(dòng)應(yīng)力影響和其他因素條件下,，單純的強(qiáng)力錨固已難以有效地保障巷道穩(wěn)定,，順槽巷道在回采過程中受動(dòng)壓影響，02,、03巷經(jīng)常出現(xiàn)漏頂,、片幫和底鼓等動(dòng)壓現(xiàn)象，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn),。03巷則要服務(wù)下一工作面使用,，因此采用補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)進(jìn)行加固支護(hù)，以往都采用擴(kuò)幫,、拉底,、錨網(wǎng)索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)和架設(shè)木垛支護(hù)等方式進(jìn)行巷道修復(fù)，這樣不僅加大了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,，增加了生產(chǎn)成本,，降低了生產(chǎn)效率，而且在二次擾動(dòng)作用下,，穩(wěn)定性比較差,，極易出現(xiàn)冒頂,。采用單一錨網(wǎng)索支護(hù)，其剛度較弱,，難以控制變形,，就會(huì)發(fā)生頂板變形冒落，直至造成巷道破壞,，因此,，如何控制頂板在二次采動(dòng)影響下巷道圍巖的穩(wěn)定一直是我礦頂板管理難題。

為解決二次采動(dòng)壓力下頂板管控,，通過調(diào)研,，計(jì)劃采用注漿工程技術(shù)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，注漿加固工程技術(shù)是通過施加一定的壓力將不同種類的漿液注入到煤巖體中,，漿液注入到煤巖體中后,，首先對(duì)煤巖體中的裂縫及裂隙進(jìn)行充填，隨著注漿壓力的加大,，漿液在煤巖體逐步進(jìn)行滲透,，并對(duì)煤巖體進(jìn)行劈裂，將煤巖體中水分,、空氣等進(jìn)行驅(qū)趕,，最終隨著漿液的凝固，使破碎的煤巖體形成一個(gè)完整的整體,，煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)及完整性得到改善和提高,，達(dá)到了煤巖體的整體性、穩(wěn)定性,。通過注漿工程現(xiàn)場長期的實(shí)踐證明,，針對(duì)破碎煤巖體的加固，注漿技術(shù)是一種方便,、快捷,、經(jīng)濟(jì)、有效的方法,。

水泥類漿液注漿一次灌漿不能保證質(zhì)量,、注漿周期過長等缺陷，為保證水泥類注漿材料具有稠漿粘度小,、零收縮,、微膨脹、固化強(qiáng)度高,、漿液穩(wěn)定性好以及合理的液態(tài)和塑態(tài)維持時(shí)間等有利性質(zhì),。經(jīng)調(diào)研，應(yīng)急管理部信息研究院研發(fā)的復(fù)合添加劑加入到水泥類漿液中，能夠調(diào)整和改變水泥漿液的物理力學(xué)性質(zhì),，明顯提高水泥類漿液圍巖加固截水堵漏,、地質(zhì)構(gòu)造治理工程等效果。其漿液具有性能根據(jù)需要能可控調(diào)節(jié),、漿液流動(dòng)性好,、液態(tài)及終凝時(shí)間隨意調(diào)節(jié)、顯著保持水灰不分離的穩(wěn)定狀態(tài),、漿液終凝后不析水,、可以硬化成等體積的混凝土（零收縮）、漲縮量可小幅度任意調(diào)節(jié),、力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),。

三、工程試驗(yàn)

2020年3月27日完成注漿工程技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目立項(xiàng),，5月27日與應(yīng)急管理部信息研究院完成合同簽訂后擬在綜采三〇六工作面機(jī)尾3503（07-09）順槽巷采用復(fù)合添加劑+水泥漿液進(jìn)行注漿工程技術(shù)的工業(yè)試驗(yàn)開始試驗(yàn),。

1、注漿試驗(yàn)方案

對(duì)試驗(yàn)注漿段3503（07-09）巷道頂幫進(jìn)行表層噴漿封閉,，噴層厚度不小于100mm,，混凝土標(biāo)號(hào)C20，作用是對(duì)巷道煤巖裂隙進(jìn)行全部封堵,，防止漏漿,，為后續(xù)的注漿工作奠定基礎(chǔ)。

在3503巷頂板,、兩幫施工注漿孔，孔深6m,，鉆孔沿巷道斷面幫頂成排布置,。頂板孔間距1750mm，每排布置3個(gè),；兩幫孔間距1500mm,，兩幫每排各3個(gè)孔，注漿孔排距3000mm,。預(yù)計(jì)總孔數(shù)約400個(gè)（見圖2）

圖2：注漿加固孔布置示意圖

2,、注漿效果

3503（07-09）注漿工業(yè)試驗(yàn)共計(jì)施工336個(gè)孔（鉆孔進(jìn)尺2016米），共計(jì)注漿量110.75噸,、添加劑11.2噸,。其中單個(gè)最大注漿量：水泥4.85噸、添加劑0.5噸,，單個(gè)最小注漿量：水泥150Kg,、添加劑10Kg；綜采推進(jìn)此區(qū)域,，兩幫位移量在130-508mm,，頂板下沉量在215-400mm,，底鼓量在371-700mm（見表1）。3503（07-09）巷道注漿后,，效果明顯（注漿前后對(duì)比見圖3）,，巷道變形量在可控范圍內(nèi)，確保了支護(hù)安全可靠,，順利回采,。

                未注漿回采后的巷道                   注漿試驗(yàn)后回采時(shí)巷道

注漿過程中暴露出許多問題，攪拌設(shè)備落后,，水泥漿液符合添加劑攪拌困難,，氣動(dòng)注漿泵壓力不足以及封孔器加工操作程序繁雜影響施工進(jìn)度。針對(duì)存在問題,，我礦考察調(diào)研采購先進(jìn)的電動(dòng)注漿,、攪拌設(shè)備，現(xiàn)已到礦投入使用,，提高施工效率,。

四、試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)證明,，水泥+復(fù)合添加劑注漿加固技術(shù)是解決這一問題的有效手段,，它不僅能將受采動(dòng)壓力影響下裂隙發(fā)育的破碎巖體固結(jié)成為完整性較好的煤巖體，使頂幫位移處于可控范圍,，可有效地防止片幫冒頂事故的發(fā)生,，水泥+復(fù)合添加劑注漿加固技術(shù)對(duì)我礦的安全生產(chǎn)是十分必要的，可減少巷道重復(fù)修復(fù)次數(shù),，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率,。

此項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已在三〇六采面3#異常區(qū)及二〇四采面2403巷推廣應(yīng)用,。

技術(shù)負(fù)責(zé)人：15313205717