一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法与流程

本发明涉及煤矿开采，具体为一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法。

背景技术：

1、采煤工作面出现煤壁片帮、顶板冒落情况后，会严重影响工作面的安全高效生产。煤矿开采过程中由于采动应力影响，采场煤壁和顶板原生裂隙发育、贯通，形成新的裂隙，同时埋深大、倾角较大和断层构造等地质条件的共同作用，导致了工作面煤壁片帮、冒顶。因此，为了降低工作面垮冒对工作面回采的影响、提高工作面推进速度，需要采取措施对工作面破碎区域进行治理。

2、工作面垮冒破碎区域的形成受多种因素共同影响，对于工作面属于深埋软煤倾角较大的工作面，目前无法提供初撑力大且本身质量更轻的支架，更换大质量支架存在因惯性大带来的支架歪倒等问题。因此，在无法改变架性能、工作面长度等情况下，亟需一种治理工作面垮冒破碎区域的加固方法。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，包括以下步骤：

4、s1、现场调研，掌握端面漏冒情况，从地质因素和工程因素两方面定量分析其垮冒破碎原因；

5、s2、通过理论计算、物理实验、数值模拟等多种方法综合确定注浆时机、注浆位置、注浆材料和注浆参数；

6、s3、采用“深浅孔”注浆方式对煤矿工作面垮冒破碎区域进行注浆加固。

7、优选地，所述地质因素包括埋深、煤层性质、倾角、断层构造；所述工程因素包括采动应力和支架性能。

8、优选地，步骤s2包括：

9、s2.1、计算工作面前方支承压力区分布情况，确定工作面垮冒破碎区域注浆时机与位置，即：借助数值模拟软件对工作面采动影响下超前工作面的支承压力分布情况及对应塑性区分布进行模拟研究，并与理论计算结果相互验证，通过计算结果，分析工作面前方裂隙发育位置，确定工作面超前注浆时机与位置；

10、s2.2、研究工作面破碎煤体注浆加固后的力学特性，即煤浆融合体的力学特性，即：进行不同注浆材料的煤浆融合体试样的单轴压缩试验，依据试验结果对比分析不同注浆材料的性能，确定最佳注浆材料；

11、s2.3、建立工作面三维注浆数值模型，模拟注浆压力、注浆时间、钻孔长度及钻孔间距几个参数的变化对注浆效果的影响，确定最佳注浆压力、注浆时间、钻孔长度及钻孔间距。

12、优选地，步骤s3包括：

13、s3.1、确定注浆位置：选定已经出现片帮或者有片帮迹象的区域作为注浆位置；

14、s3.2、注浆孔布置：根据步骤s2.3确定的钻孔长度及钻孔间距，再注浆地点进行钻设深注浆孔和浅注浆孔，其中，深注浆孔和浅注浆孔两种注浆孔在水平方向上呈交错布局；浅注浆孔直接垂直于煤壁进行打设，而深注浆孔则依据具体的工程情况，以15-30°的仰角进行；

15、s3.3、封孔：采用编织袋结合浆液自身封孔，成孔后将编织袋紧密缠绕在注浆管末端，插入注浆孔，开始注浆到孔口刚开始出现漏液时停注，候凝30 s～60 s，然后开始对裂隙煤体进行注浆。

16、优选地，所述浅注浆孔采用低压慢注，注浆压力2-3 mpa；所述深注浆孔采用较高压力注浆，3-5 mpa；注浆过程中如煤壁出现漏浆，立即停注，等待30 s～60 s待凝固后，再继续注浆。浅孔采用低压慢注，用于封闭工作面浅表范围煤体裂隙，形成“帷幕”，阻止浆液跑漏，使用花管注浆，增加浆液扩散路径，保证浆液有效扩散；然后再进行深孔注浆，将深部裂隙发育程度相对较低的煤体进行注浆改性；从而提高工作面超前煤体的完整性与强度，改善片帮状况，对顶煤及顶板形成更好支撑，进而控制顶煤漏冒。

17、优选地，在注浆时，先注下方的低位孔，再注上方的高位孔，每施工一个注浆孔便进行一个孔的注浆，直到所有钻孔施工完并注浆为止。

18、本发明的有益效果在于：本发明根据煤矿工作面垮冒的各种因素，针对性提出“深浅孔”相结合的注浆模式，浅孔采用低压慢注，用于封闭工作面浅表范围煤体裂隙，形成“帷幕”，阻止浆液跑漏，使用花管注浆，增加浆液扩散路径，保证浆液有效扩散；然后再进行深孔注浆，将深部裂隙发育程度相对较低的煤体进行注浆改性；从而提高工作面超前煤体的完整性与强度，改善片帮状况，对顶煤及顶板形成更好支撑，进而控制顶煤漏冒。

技术特征：

1.一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，其特征在于，所述地质因素包括埋深、煤层性质、倾角、断层构造；所述工程因素包括采动应力和支架性能。

3.如权利要求1所述的一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，其特征在于，步骤s2包括：

4.如权利要求1所述的一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，其特征在于，步骤s3包括：

5.如权利要求4所述的一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，其特征在于，所述浅注浆孔采用低压慢注，注浆压力2-3 mpa；所述深注浆孔采用较高压力注浆，3-5 mpa；注浆过程中如煤壁出现漏浆，立即停注，等待30 s～60 s待凝固后，再继续注浆。

6.如权利要求4所述的一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，其特征在于，在注浆时，先注下方的低位孔，再注上方的高位孔，每施工一个注浆孔便进行一个孔的注浆，直到所有钻孔施工完并注浆为止。

技术总结
本发明公开了一种煤矿工作面垮冒破碎区域注浆加固方法，包括以下步骤：S1、现场调研，掌握端面漏冒情况，从地质因素和工程因素两方面定量分析其垮冒破碎原因；S2、通过理论计算、物理实验、数值模拟确定注浆时机、注浆位置、注浆材料和注浆参数；S3、采用“深浅孔”注浆方式对煤矿工作面垮冒破碎区域进行注浆加固。本发明根据煤矿工作面垮冒的各种因素，针对性提出“深浅孔”相结合的注浆模式，浅孔采用低压慢注，用于封闭工作面浅表范围煤体裂隙，形成“帷幕”，阻止浆液跑漏，使用花管注浆，增加浆液扩散路径，保证浆液有效扩散；然后再进行深孔注浆，将深部裂隙发育程度相对较低的煤体进行注浆改性；从而提高工作面超前煤体的完整性与强度，改善片帮状况，对顶煤及顶板形成更好支撑，进而控制顶煤漏冒。

技术研发人员：翁明月,李学华,邹朝阳,种照辉,丁传宏,李海涛,孙继全,张春萌,杨旭,吴建虎,唐坤
受保护的技术使用者：上海大屯能源股份有限公司江苏分公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13