煤矿井下破碎围岩注浆加固技术研究

针对在破碎围岩中开掘巷道变形与破坏范围大且强烈的问题,理论分析浆液在围岩中的扩散及流动机理基础上,建立巷道开挖围岩变形后的UDEC注浆数值计算模型,研究了注浆压力及水灰比对浆液扩散范围影响和注浆对围岩应力及塑性区的影响规律,研究结果对选择破碎围岩巷道支护方案具有指导意义。     

回采巷道过赋水断层锚注支护技术

为控制过赋水断层破碎带巷道围岩变形,防止围岩裂隙导通潜在水源,以裕兴煤矿15107工作面回采巷道为背景,通过建立过断层破碎带回采巷道锚注支护数值计算模型,分析了巷道围岩的变形破坏特征和浆液的扩散范围,设计了锚注联合支护方案并监测了其支护效果。结果表明:与未注浆相比,注浆后巷道顶板下沉量、左帮变形及右帮变形的平均值分别降低了56.1%、44.5%和33.5%;注浆后浆液沿围岩裂隙扩散,不仅提高了围岩的整体强度,而且封堵了断层破碎带及巷道围岩裂隙,有效控制了巷道涌水。     

和睦山巷道注浆扩散规律研究

针对和睦山-300 m水平巷道围岩破碎,导致巷道变形严重的问题,采用深浅孔耦合注浆加固方案,改善围岩物理性质,并运用大型有限元软件COMSOL研究水泥单浆液的扩散,揭示浆液的扩散规律及形成注浆加固圈需要的注浆时间,以确定注浆参数。     

新元公司巷道围岩注浆加固参数研究

针对回采巷道受采动影响容易发生变形破坏的问题,通过研究围岩注浆加固解决巷道大变形失稳问题。研究结果表明:浆液扩散的半径随注浆时间的变化而变化;随注浆压力的增加,浆液扩散半径逐渐增大最后趋于稳定;随注浆水灰质量比的增加,浆液扩散半径先增加后减小。     

深部巷道注浆加固浆液扩散机理与应用研究

针对深部软岩巷道采用普通注浆工艺的不足,采用三步注浆工艺进行围岩加固,能取得更好的效果。对三步注浆浆液扩散机理进行探讨,并将三步注浆工艺应用于现场注浆工程。"一步"低压注浆充填壁后散体状碎石充填层,堵塞浅部围岩泄压通道;"二步"注浆主要针对围岩中的裂隙网络进行注浆,通过浆液固化充填、胶结作用提高围岩的自承载能力;"三步"注浆为预留注浆,对成型巷道变形较大处进行补强加固。虽然三步注浆工艺增加了注浆工序,但浆液扩散范围得到保证。注浆后检查影像表明:采用此注浆工艺的围岩注浆扩散深度普遍大于3 m,达到了预期注浆加固的有效范围。而注浆前后巷道的变形监测数据表明:三步注浆工艺大大改善了注浆加固围岩的效果,有效提高了岩体的自承载能力,围岩的整体稳定性得到有效控制。     

巷道围岩全断面锚注浆液渗透扩散规律研究

考虑巷道开挖扰动和注浆压力衰减对浆液渗透扩散规律的影响,基于拟连续介质假设,利用渗流力学理论推得围岩扰动应力和注浆压力耦合作用下的浆液非稳态渗透扩散基本方程;并运用多场耦合软件COMSOL建立了锚注浆液在围岩中渗透扩散的数值计算模型,系统研究了注浆时间、注浆压力以及注浆锚杆间距等锚注参数对浆液渗透扩散的影响。其结果表明:延长注浆时间可以减缓浆液压头在渗透扩散过程中的衰减而增大浆液在围岩中的扩散半径;注浆锚杆间距与浆液扩散半径之比小于等于1.41时,浆液将在巷道全断面围岩内形成完整注浆加固圈。最后将以上研究成果用于淮北袁店一矿新掘巷道的锚注加固设计中,经现场监测证明其有效地控制了巷道围岩的变形与破坏。     

煤巷断层破碎带围岩注浆加固技术研究

针对寺家庄煤矿15309工作面进风巷过NDF6正断层时围岩变形破坏严重的问题,通过Comsol数值软件分析出巷道断层带围岩注浆加固的合理注浆参数：注浆压力为4 MPa,注浆时间应大于600 s,浆液黏滞系数为0.14 Pa·s,并对巷道支护参数及注浆钻孔布置参数进行了设计。现场应用效果良好,保证了巷道安全高效地通过断层构造。     

组合锚注支护技术在赵固一矿深部大断面巷道中的应用

针对深部大断面巷道受高应力作用及支护方式等因素影响,极易出现巷道围岩变形快、变化量大、维护管理困难等问题,分析巷道围岩破坏变形原因,把锚网索支护技术与巷道注浆加固技术进行有效结合,提出注浆组合锚网索联合支护技术方案,利用中空锚杆锚索用作注浆管,对岩层注浆后,浆液会在岩层扩散区域内进行均匀扩散,使锚杆锚索与围岩共同组成一个支护圈,形成共同承压作用,提高围岩的整体性和完整性,增强其自身强度和自承能力,确保巷道的长久支护稳定。通过现场应用实践结果表明,巷道围岩顶底板移近量和两帮变形量比原普通支护方式减小了50%～70%,巷道破坏变形情况得到有效控制。     

破碎煤岩巷道注浆加固材料实验及应用研究

为了解决破碎煤岩巷道支护难题,针对山脚树煤矿226轨道石门存在埋深大、高应力及穿过近距离煤层群特点,通过对226轨道石门进行现场调研及理论分析研究巷道变形破坏特征,拟采用超细水泥-普通水泥为注浆材料对破碎石门巷道进行注浆加固作业。通过对浆液试件进行单轴压缩、劈裂及压汞室内试验,研究了不同超细水泥成分占比及不同水灰比浆液力学参数特征及孔径分布规律,研究表明：随着超细水泥占比的增加,浆液的抗压强度及弹性模量呈现先增大后减小,孔隙度降低,小孔及微孔孔容比上升;根据室内实验数据,确定了最优的注浆材料配比,结合现场围岩地质情况,提出“双层锚网+中空注浆锚索”支护方案。现场监测应用新的注浆支护方案顶底板变形量减少了85%,两帮变形量减小了86%,表明浆液对破碎围岩巷道具有良好的固化效果。     

动压影响破碎围岩巷道注浆加固技术研究

为提高回采巷道围岩控制能力、确保采面回采安全,文章以山西某矿5307运输巷围岩加固为研究对象,针对应力集中、围岩承载能力不强、裂隙发育等原因导致的围岩变形量过大问题,提出采用注浆方式控制围岩变形。运输巷围岩变形以顶板下沉、煤柱帮收敛为主,在对注浆方案优选后,提出顶板采用浅孔、深孔结合注浆,煤柱帮采用深孔注浆方式,注浆浆液以高水充填浆液为主、马丽散为辅,并对注浆方案进行了设计。现场应用后,巷道顶板、巷帮变形量分别为390 mm、675 mm,可满足采面回采需要。     

巷道最佳注浆加固时机的分析研究

对松散破碎以及软弱围岩巷道进行注浆加固巷道围岩时,注浆时机的选择对注浆效果具有很大的影响。有效地进行注浆加固的先决条件是浆液能够在围岩中均匀地流动渗透到一定范围,且注浆后能明显提高围岩强度和整体承载能力。在综合考虑围岩裂隙的发育程度、注浆加固体的强度、所需控制的围岩变形量及注浆工艺等因素的基础上,确定了最佳的注浆时机——滞后15d～25d。     

工作面超前支护区注浆施工技术研究

为解决采煤工作面超前支护工序繁琐、劳动强度大、工作面推进慢、巷道变形严重等问题,以工作面运输巷为工程背景,现场调研对巷道围岩支护进行分析,采用工程类比法分析提出超前支护区注浆施工技术,通过数值模拟对巷道支护进行重新设计。试验结果表明,实施注浆后,顶板围岩裂隙内浆液充填范围广,巷道变形控制效果较好。     

店坪煤矿淋水顶板巷道超前注浆加固技术

针对巷道顶板淋水造成的围岩强度低难以支护的问题,以店坪煤矿9-2052巷为工程背景,对富水顶板下的巷道围岩控制技术展开研究,发现巷道直接顶为软弱泥岩,遇水易膨胀变形,且裂隙水腐蚀锚杆结构是影响巷道变形破坏的主要因素。基于此提出了超前预注浆加固的围岩控制方案,对注浆工艺、浆液配比及注浆孔布置等参数进行了设计。结果表明：采用该技术方案后,巷道顶底板最大移近量约为40 mm,两帮最大移近量约为30 mm,围岩变形量较小。     

复杂散体状顶板回采巷道围岩注浆改性控制分析

复杂散体状顶板巷道围岩破坏严重,变形量大,支护困难。通过对复杂散体状顶板巷道围岩变形破坏特征与失稳原因分析,研究了不同配比似膏体注浆材料的浆液密度、析水率、流动度特征,探明了不同水灰比、粉煤灰掺量对似膏体注浆材料强度的影响机制,确定了似膏体注浆材料优化配比与注浆加固支护方案。结果表明:复杂散体状顶板巷道围岩表现为顶板破坏严重呈网兜状下沉,高低帮呈整体“凹”型膨胀变形;散块体、弱胶结、高应力、软煤体、支护失效是巷道围岩失稳的主要原因;随着水灰比、粉煤灰掺量增大,浆液析水率与流动度呈增加趋势、浆液密度则呈降低趋势,水灰比对浆液流动度影响大于粉煤灰掺量;浆液结石体破坏强度随着水灰比与粉煤灰掺量的提高分别表现为加速衰减姿态与急剧下降—缓慢增加—缓慢下降趋势;似膏体注浆材料优化配比的水灰比与粉煤灰掺量分别为0.6∶1与80%;采用锚杆(索)+似膏体注浆控制技术方案30 d后,顶板最大下沉量小于80 mm,两帮最大收敛量小于70 mm,巷道围岩稳定性较好。     

破碎围岩巷道注浆参数与加固技术研究

采用高压注浆加固围岩是巷道支护的辅助手段,巷道开挖后利用高压泵通过小导管进行注浆,实质上是将浆液渗透扩散至巷道周围相互联通的网络状裂隙,浆体凝固后能够显著提高巷道围岩的强度。某矿112石门受22612工作面回采影响,巷道破坏较为严重,尽管在原有的锚喷支护基础上,采用2:1水灰比的浆液注浆,但由于浆液较为稀释,浆液在凝结前后渗漏流失,注浆压力较低,不能对巷道破碎围岩进行有效加固。以该巷道松软破碎围岩为背景,对注浆参数和加固技术进行了优化研究。     

劈裂注浆技术在小康矿的应用

针对小康矿回采巷道变形量大、服务周期内多次翻修、严重制约安全生产的状况,小康矿通过在S 2N 5工作面回风巷应用劈裂注浆技术,向围岩劈裂灌浆,挤压加密围岩,增加浆液与围岩的摩擦力及浆液与锚杆(锚索)的握裹力,提高围岩强度,取得了良好的支护效果,实现了巷道不翻修的目的。     

复杂应力条件下巷道加固技术研究

针对永安煤矿材料、胶带和回风下山受多次采动影响围岩变形破坏严重的问题,通过分析原有砌碹支护存在的缺陷和围岩大变形机制,提出了注浆加固和锚杆、锚索联合支护的治理方案,给出了注浆参数及注浆工艺和锚杆、锚索支护参数。通过现场实施并实测得出,注浆后浆液将大量裂隙、空洞充填,减小了围岩破碎范围,围岩强度得到提高,围岩移近量明显减小,最终有效控制了围岩变形,保持了巷道稳定,保证了安全生产。     

动压影响下原相煤矿外开切眼注浆加固技术研究

针对原相煤矿10208工作面外开切眼围岩松软破碎，且承受工作面采掘活动影响，巷道产生大变形失稳破坏的问题，为实现外开切眼围岩变形控制，采用复合添加剂辅助水泥浆液的新型注浆材料，开展裸壁“浅孔低压充填+深孔高压渗透劈裂”分层次耦合注浆的施工技术方案及设计。通过数值模拟，分析了注浆前后及工作面采动对外开切眼变形的影响，并采用“十字布点法”观测了外开切眼巷道变形情况。结果表明：注浆加固后的外开切眼变形趋于稳定，围岩的整体性、稳定性和自承力大大增加，注浆加固技术对控制动压影响下外开切眼巷道变形发挥了积极的作用。     

浆液析水对受注破裂泥岩的弱化实验研究

泥质岩体注浆加固过程中,由于浆液析水致使破碎泥质岩体发生膨胀、软化等流变现象,从而增加了巷道围岩变形破坏能力,提高了巷道维护难度。针对上述问题,基于泥质岩体水理化性质,通过实验研究不同水灰比水泥浆液析水规律,预选注浆加固所需浆液的合理水灰比;同时,通过制作破裂泥岩注浆胶结试件,并测定其不同龄期单轴抗压强度,进而研究浆液析水率对破碎泥岩弱化作用,最终选出最佳注浆水灰比。     

锚注支护在松软岩层大断面交岔点施工中的应用

采用自钻式中空锚杆先对巷道围岩进行注浆,浆液在巷道围岩裂隙及破碎带强化凝结后,再上紧注浆锚杆端部的托盘,锚固区内的围岩强度和抗压能力得到提高,在巷道周边轮廓形成一个嵌套强化锚固层,从而控制巷道的围岩变形与破坏。首次采用锚注支护在黄沙矿-500 m轨道暗斜井松软岩层大断面交岔点施工,取得了良好的支护效果。