一种三软煤层大采高工作面顶帮注浆加固方法与流程

本发明涉及煤矿加固领域，具体涉及一种三软煤层大采高工作面顶帮注浆加固方法。

背景技术：

三软煤层大采高工作面过断层或顶板周期来压期间，由于其结构的特殊性，顶帮受力不均，局部受力较大时，会导致顶帮结构松散，顶帮的各部分未形成一个整体，其抗压能力较弱，顶帮较易破碎、掉顶，给正常回采带来困难，严重时可能会导致人员伤亡，不利于施工的正常进行。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：现有技术中顶帮易破碎、掉顶的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种三软煤层大采高工作面顶帮注浆加固方法，包括如下步骤：

a、煤壁钻直孔：首先判断顶帮是否具备钻孔条件，具备钻孔条件时，在本支护架向煤壁钻孔，钻孔参数如下：孔口距离顶板1-1.5m，仰角10°-15°，孔的终点距离煤壁6-8m，孔的轴线在水平面的投影垂直于煤壁，孔径根据实际需求选择，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1-3个支护架；

b、煤壁直孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入加固材料，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为650l，注浆完成后用封孔器进行封孔；

c、煤壁钻斜孔：当顶帮不具备钻孔条件时，采取从顶帮完好处向顶帮不好的方向钻孔，钻孔参数如下：孔口距离顶板1-1.5m，仰角10°-15°，孔的终点距离煤壁4-6m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为20°-35°，孔径根据实际需求选择，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1-3个支护架；

d、煤壁斜孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入加固材料，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为1300l，注浆完成后用封孔器进行封孔；

e、顶板岩层钻直孔：首先判断顶帮是否具备钻孔条件，具备钻孔条件时，在本支护架向煤壁钻孔，钻孔参数如下：孔口距离顶板1-1.5m，仰角34°-57°，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2-2.5m，孔的轴线在水平面的投影垂直于煤壁，孔径根据实际需求选择，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1-2个支护架；

f、顶板岩层直孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入加固材料，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为1300l，注浆完成后用封孔器进行封孔；

g、顶板岩层钻斜孔：当顶帮不具备钻孔条件时，采取从顶帮完好处向顶帮不好的方向钻孔，钻孔参数如下：孔口距离顶板1-1.5m，孔的终点距离煤壁4-6m，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2-2.5m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为20°-35°，孔径根据实际需求选择，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1-2个支护架；

h、顶板岩层斜孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入加固材料，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为2100l，注浆完成后用封孔器进行封孔；

i、压茬钻孔注浆：随着煤矿开采的进行，煤壁相对于孔的终点的间距会逐渐减小，当煤壁与直孔终点之间的间距为4-6m时，或者煤壁与斜孔终点之间的间距为2-4m时，进行新一轮钻孔注浆，且新一轮钻孔时，从上一轮孔对应的支护架旁边的支护架向煤壁进行钻孔，重复上述步骤。

采用顶板与煤壁循环压茬注浆方法加固顶帮，取得良好实际效，工作面过异常区断层时，通过采用注浆加固方法后，顶帮各部分形成一整体，大大增强了其抗压能力，顶帮不易破碎、掉顶，能够保证正常回采的进行，保证施工的正常开展，能够迅速扭转工作面顶帮被动局面，使工作面安全顺利通过断层，为工作面过断层破碎区域加强顶板支护发挥了重要作用。

进一步的，步骤a中孔口距离顶板1m，仰角10°，孔的终点距离煤壁6m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤c中孔口距离顶板1m，仰角10°，孔的终点距离煤壁4m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为20°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

步骤e中孔口距离顶板1m，仰角34°，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤g中孔口距离顶板1m，孔的终点距离煤壁4m，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为20°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤i中，当煤壁与直孔终点之间的间距为4m时，或者煤壁与斜孔终点之间的间距为2m时，进行新一轮钻孔注浆，且新一轮钻孔时，从上一轮孔对应的支护架旁边的支护架向煤壁进行钻孔，重复上述步骤。

进一步的，步骤a中孔口距离顶板1.2m，仰角12°，孔的终点距离煤壁7m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

步骤c中孔口距离顶板1.2m，仰角12°，孔的终点距离煤壁5m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为30°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤e中孔口距离顶板1.2m，仰角40°，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.3m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤g中孔口距离顶板1.2m，孔的终点距离煤壁5m，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.3m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为30°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤i中，当煤壁与直孔终点之间的间距为5m时，或者煤壁与斜孔终点之间的间距为3m时，进行新一轮钻孔注浆，且新一轮钻孔时，从上一轮孔对应的支护架旁边的支护架向煤壁进行钻孔，重复上述步骤。

进一步的，步骤a中孔口距离顶板1.5m，仰角15°，孔的终点距离煤壁8m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔3个支护架；

步骤c中孔口距离顶板1.5m，仰角15°，孔的终点距离煤壁6m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为35°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔3个支护架；

步骤e中孔口距离顶板1.5m，仰角57°，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.5m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

步骤g中孔口距离顶板1.5m，孔的终点距离煤壁6m，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.5m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为35°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

步骤i中，当煤壁与直孔终点之间的间距为6m时，或者煤壁与斜孔终点之间的间距为4m时，进行新一轮钻孔注浆，且新一轮钻孔时，从上一轮孔对应的支护架旁边的支护架向煤壁进行钻孔，重复上述步骤。

进一步的，封孔深度为2-3m。

进一步的，所述封孔器采用fkst-38/6型封孔器，此封孔器结构简单，操作方便，且封孔效果较好。

进一步的，所述加固材料为久米纳矿用充填材料，久米纳矿用充填材料能够快速反应并硬化，遇水作用反应加快，并稍有发泡，固化物强度高，与岩石具有良好的粘结性，且具有一定的弹性、产品细腻流动性好、能渗透岩石周边的裂隙，因此渗透性好、反应时间短、生成的树脂耐久、强度高。

本发明的有益效果在于：

1.采用顶板与煤壁循环压茬注浆方法加固顶帮，取得良好实际效，工作面过异常区断层时，通过采用注浆加固方法后，顶帮各部分形成一整体，大大增强了其抗压能力，顶帮不易破碎、掉顶，能够保证正常回采的进行，保证施工的正常开展，能够迅速扭转工作面顶帮被动局面，使工作面安全顺利通过断层，为工作面过断层破碎区域加强顶板支护发挥了重要作用；

2.采用fkst-38/6型封孔器，此封孔器结构简单，操作方便，且封孔效果较好；

3.久米纳矿用充填材料能够快速反应并硬化，遇水作用反应加快，并稍有发泡，固化物强度高，与岩石具有良好的粘结性，且具有一定的弹性、产品细腻流动性好、能渗透岩石周边的裂隙，因此渗透性好、反应时间短、生成的树脂耐久、强度高。

附图说明

图1为本发明实施例一中煤壁钻直孔的示意图(主视图方向)；

图2为本发明实施例一中煤壁钻斜孔的示意图(俯视图方向)；

图3为本发明实施例一中顶板岩层钻直孔的示意图(主视图方向)；

图4为本发明实施例一中顶板岩层钻斜孔的示意图(俯视图方向)；

其中，图2及图4中的标号：25#架、28#架、30#架、31#架、32#架、34#架、35#架、47#架、48#架、50#架、51#架、52#架、54#架、57#架分别为对应的支护架的代号，1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#分别为对应孔的代号。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

实施例一：

一种三软煤层大采高工作面顶帮注浆加固方法，包括如下步骤：

a、煤壁钻直孔：首先判断顶帮是否具备钻孔条件，具备钻孔条件时，在本支护架向煤壁钻孔，如图1所示，钻孔参数如下：孔口距离顶板1m，仰角10°，孔的终点距离煤壁6m，孔的轴线在水平面的投影垂直于煤壁，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

b、煤壁直孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入加固材料，本实施例中加固材料选用久米纳矿用充填材料，为市购，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为650l，注浆完成后用fkst-38/6型封孔器进行封孔，封孔深度为2m，采用fkst-38/6型封孔器，此封孔器结构简单，操作方便，且封孔效果较好，久米纳矿用充填材料能够快速反应并硬化，遇水作用反应加快，并稍有发泡，固化物强度高，与岩石具有良好的粘结性，且具有一定的弹性、产品细腻流动性好、能渗透岩石周边的裂隙，因此渗透性好、反应时间短、生成的树脂耐久、强度高；

c、煤壁钻斜孔：当顶帮不具备钻孔条件时，采取从顶帮完好处向顶帮不好的方向钻孔，如图2所示，钻孔参数如下：孔口距离顶板1m，仰角10°，孔的终点距离煤壁4m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为20°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

d、煤壁斜孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入久米纳矿用充填材料，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为1300l，注浆完成后用fkst-38/6型封孔器进行封孔，封孔深度为3m；

e、顶板岩层钻直孔：首先判断顶帮是否具备钻孔条件，具备钻孔条件时，在本支护架向煤壁钻孔，如图3所示，钻孔参数如下：孔口距离顶板1m，仰角34°，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2m，孔的轴线在水平面的投影垂直于煤壁，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

f、顶板岩层直孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入久米纳矿用充填材料，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为1300l，注浆完成后用fkst-38/6型封孔器进行封孔，封孔深度为2m；

g、顶板岩层钻斜孔：当顶帮不具备钻孔条件时，采取从顶帮完好处向顶帮不好的方向钻孔，如图4所示，钻孔参数如下：孔口距离顶板1m，孔的终点距离煤壁4m，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为20°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

h、顶板岩层斜孔注浆：煤壁钻孔完成后，向煤壁孔内注入久米纳矿用充填材料，直至孔口出浆停止注入，且注入量最多为2100l，注浆完成后用fkst-38/6型封孔器进行封孔，封孔深度为3m；

i、压茬钻孔注浆：随着煤矿开采的进行，煤壁相对于孔的终点的间距会逐渐减小，当煤壁与直孔终点之间的间距为4m时，或者煤壁与斜孔终点之间的间距为2m时，进行新一轮钻孔注浆，且新一轮钻孔时，从上一轮孔对应的支护架旁边的支护架向煤壁进行钻孔，重复上述步骤。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：

步骤a中孔口距离顶板1.2m，仰角12°，孔的终点距离煤壁7m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

步骤b中封孔深度为2.5m；

步骤c中孔口距离顶板1.2m，仰角12°，孔的终点距离煤壁5m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为30°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤d中封孔深度为2.5m；

步骤e中孔口距离顶板1.2m，仰角40°，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.3m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤f中封孔深度为2.5m；

步骤g中孔口距离顶板1.2m，孔的终点距离煤壁5m，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.3m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为30°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔1个支护架；

步骤h中封孔深度为2.5m；

步骤i中，当煤壁与直孔终点之间的间距为5m时，或者煤壁与斜孔终点之间的间距为3m时，进行新一轮钻孔注浆，且新一轮钻孔时，从上一轮孔对应的支护架旁边的支护架向煤壁进行钻孔，重复上述步骤。

实施例三：

本实施例与实施例一的区别在于：

步骤a中孔口距离顶板1.5m，仰角15°，孔的终点距离煤壁8m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔3个支护架；

步骤b中封孔深度为3m；

步骤c中孔口距离顶板1.5m，仰角15°，孔的终点距离煤壁6m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为35°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔3个支护架；

步骤d中封孔深度为2m；

步骤e中孔口距离顶板1.5m，仰角57°，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.5m，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

步骤f中封孔深度为3m；

步骤g中孔口距离顶板1.5m，孔的终点距离煤壁6m，孔的终点位于顶板上方且距离顶板2.5m，孔的轴线在水平面的投影与煤壁的夹角为35°，孔径为42mm，相邻两个孔对应的支护架之间间隔2个支护架；

步骤h中封孔深度为2m；

步骤i中，当煤壁与直孔终点之间的间距为6m时，或者煤壁与斜孔终点之间的间距为4m时，进行新一轮钻孔注浆，且新一轮钻孔时，从上一轮孔对应的支护架旁边的支护架向煤壁进行钻孔，重复上述步骤。

采用顶板与煤壁循环压茬注浆方法加固顶帮，取得良好实际效，工作面过异常区断层时，通过采用注浆加固方法后，顶帮各部分形成一整体，大大增强了其抗压能力，顶帮不易破碎、掉顶，能够保证正常回采的进行，保证施工的正常开展，能够迅速扭转工作面顶帮被动局面，使工作面安全顺利通过断层，为工作面过断层破碎区域加强顶板支护发挥了重要作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。