煤岩注浆加固技术与高性能无机注浆材料研发

基于煤矿井下不同现场注浆加固工程对注浆材料性能的需要,研发了新型无机双液及单液注浆材料。前者具有突出的快凝、早强特性,2种组分混合后5～15 min固化,1～8 h强度可达8～15 MPa。该材料主要应用于叠加应力、构造区、动压等复杂条件下具有较强时效性要求的大变形巷道浅孔注浆加固工程;后者具有突出的高渗透、高强特性,其细度达2 000目(6.5μm),在(0.6～0.8)∶1水灰比下,最终强度可达50～70 MPa。该材料主要应用于采煤工作面防片帮深孔注浆加固工程。     

新型深孔爆破快速封孔材料及封孔新工艺

为了解决大倾角深孔爆破施工过程中封孔难度大、效果差以及效率低下等问题,研制出一种新型深孔爆破快速封孔材料及新工艺。该材料具备快凝、易输送、早强等特性,0.8∶1水灰比条件下的材料凝固时间缩短至1.5 min,固结体1 h强度可达3.2 MPa、2 h强度高达10.5 MPa,同时对该材料进行了抗冲击能力分析;配合简单、快速的深孔爆破封孔材料泵送新工艺,实现快速、准确达到封孔长度的要求。将该材料及新工艺应用于工程实际,现场试验结果表明:单个炮孔封孔仅用时15 min,封孔作业人数减至2人,一次起爆3个孔仅需4 h,降低了作业难度、减少了作业时间,爆破后顶板完整,爆破效果良好。     

层次注浆工艺在切顶留巷围岩加固工程的应用

针对沿空切顶卸压留巷巷道受断层影响大变形、无法进行常规支护等问题,对巷道表面位移、顶板离层进行监测,得到巷道围岩破碎后变形规律和围岩结构情况|并根据工程需求研发一种以新型无机注浆材料和注浆工艺为核心的层次注浆技术,对留巷巷道进行注浆加固治理。工程实践结果表明：经过层次注浆加固后,围岩变形得到快速控制,顶板下沉量控制在25mm之内,顶板离层量仅为2mm左右|顶板淋水问题得到解决,围岩裂隙得到有效充填加固,留巷巷道变形进入稳定阶段,能够满足后期使用要求。     

薄煤层充填开采动态监测及工艺参数优化研究

基于充填效果受采充步距、顶板支护强度、充填体力学性能等多种因素影响、以及采空区充填后无法进行人工实时监测顶底板移近量、难以实时评判充填效果等问题,针对采空区顶板动态实时监测需要,研发了充填工作面采空区新型顶板动态仪装置,重点研究解决仪器高度、防水、实时在线监测等关键技术问题,并将其应用于薄煤层超高水材料充填开采工作面。结果表明:通过在充填过程中对顶板进行连续、实时的动态监测,得到了采空区实时顶底板移近量,并根据监测结果对充填体力学性能等充填工艺参数进行了优化设计,有效减少了顶底板移近量,将充填效果评价关口前置,达到了良好的应用效果。     

超高水材料充填开采技术研究

针对超高水材料性能差、充填体密实程度低、充填工艺系统复杂等问题,以田庄煤矿超高水材料充填开采为工程背景,研究了不同外加剂掺量对超高水材料的影响,分析了超高水材料蠕变性能,改进了充填系统和工艺,并开展了工业性试验和效果分析。结果表明:随AA外加剂掺量增加,浆液流动性能变差,泌水率降低,单轴抗压强度逐渐增加,28d强度最大可达0.90 MPa;在6.5 MPa压力作用下封闭的超高水材料应变仅为6.02×10~(-3),超高水材料可视为不可压缩体;充填工艺系统简洁、高效、稳定,实现了精准自动化操作和半连续制浆、连续放浆的工艺,满足了工作面的快速回采和充填要求;超高水材料性能好、充填体密实度高、接顶充分,达到了显著的地表沉降控制效果,实现了煤炭资源的绿色开采。     

薄煤层充填开采超高水材料配比及充填工艺优化

为解决超高水材料在现场施工过程中易出现浆液泌水、甚至不凝固影响充填体强度等问题,进行优化材料配比试验,并在此基础上进行泌水率测试和不同搅拌工艺试验,以提高现场充填效果。试验结果表明:B料中石膏∶石灰比例为4∶1时,超高水材料的抗压强度最大;搅拌工艺对材料泌水率存在较大影响,合理的增加混合浆液搅拌时间能有效减少泌水率,进而减少添加剂掺量、减少成本。将改善后的材料配比及充填工艺应用于田庄煤矿薄煤层充填开采工作面,通过现场取样测试充填体强度和监测得到的实时顶底板移近量数据,充填体强度高于实验室强度,顶底板移近量仅为96 mm,取得了良好的充填效果。