巷道最佳注浆加固时机的分析研究

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山󰀁西󰀁煤󰀁炭SHANXICOAL

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Vol󰀁26󰀁No.1󰀁Mar.2006

巷道最佳注浆加固时机的分析研究

季卫斌,张召千,王󰀁琳

(太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024)

摘󰀁要: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。关键词:巷道支护;注浆加固;注浆时机中图分类号:TD350󰀁1󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁-5050(2006)01-00017-03󰀁文章编号:1672

󰀁󰀁松散破碎以及软弱围岩巷道支护一直是个难题,针对此类巷道,目前普遍采用锚喷或砌碹支护,但当巷道的变形量或者围岩破裂范围太大,采用这两类支护方法不能取得好的支护效果时,就需要对围岩进行注浆,借助浆液来提高围岩的整体强度和自稳能力,使其形成注浆加固圈加固巷道围岩。

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并到达一定的范围;注浆后能明显地提高围岩强度和整体承载能力。浆液在岩体中的流动渗透性取决于岩体中的裂隙发育和应力分布情况,固结岩体强度的大小取决于浆液的强度和围岩自身的强度。由于注浆工艺和设备的复杂性,这种技术还难以和掘、支施工一起在工作面进行,而必须滞后一定距离,随工作面推进而前进,由于工作面推进和巷道围岩变形破裂不断发展,注浆作业的迟早就会影响它的施工环境、技术要求和加固效果,因此,注浆作业滞后时间是巷道注浆稳定技术中的一个决定性参数,注浆时机的选择对注浆效果具有很大的影响,只有选择了一个好的时机,注浆液以及注浆后的围岩加固体才能对围岩起到好的支护作用,达到使巷道稳定的效果。

渗入围岩的难易程度不同。岩石渗透试验表明,在多数情况下,岩石裂隙发育程度(渗透性)最佳的状态,既不在强度峰值,也不在完全破坏后的残余强度阶段,而是在强度峰值后的某个位置上,此时既有利于注浆,又有利于达到加固效果。

随着掘进工作面的推进,巷道围岩裂隙发育有个过程,通过对巷道掘出后围岩裂隙状态变化情况分析表明:靠近掘进工作面裂隙张开度小、间距大、密度小、岩体相对完整;随后裂隙不断发育,张开度可达8mm~10mm以上,间距变小,岩体逐渐破坏;当离开掘进头更远时,围岩进一步变形破坏,裂隙密度增加幅度缓慢或者基本不变,但裂隙张开度明显变小,呈闭合的细线型。围岩裂隙发育程度随时间变化情况见图1。

1󰀁围岩裂隙发育程度对注浆效果的影

响分析

围岩裂隙的发育程度对浆液的渗流效果有着极大的影响。在巷道掘出后不同的时间段,注浆浆液

图1󰀁围岩裂隙发育程度随时间变化示意图

从裂隙发育的基本规律可以看出:掘进迎头附近裂隙未充分发育,浆液较难渗入围岩,因此在迎头

󰀁󰀁󰀁收稿日期:2005-11-16

󰀁󰀁󰀁作者简介:季卫斌(1980-),男,山东临沂人,在读硕士,主要从事采矿工程专业研究。

18山󰀁西󰀁煤󰀁炭󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁第26卷

附近注浆,对注浆压力、封孔等要求都很高,并且与掘进工作相互影响,难于实现有效的注浆;但如果滞后时间过长,裂隙趋向闭合,围岩进一步破坏并向深部发展,对注浆和加固也不利。

由此看出,注浆应滞后掘进工作面󰀁个合理的距离。在适当的范围内,当围岩裂隙发育最充分时,浆液最易于渗入围岩,对注浆材料性能和注浆工艺的要求也相对较低。

作,适应较大的变形,也应及早注浆。

3󰀁巷道变形规律

一般巷道的变形规律是巷道在掘出后2d~3d内完成其最终变形量的5%~15%,此时注浆绝大部分后续变形将由于围岩被加固而受到有效抑制。应该说,注浆越及时,其加固的效果越好。但只有极高性能的浆液才能真正抑制巷道的后续变形,极不经济,而且不易于施工。采用普通浆液时,注浆过早会导致注浆圈在平衡前受过大的变形而破坏,使巷道重新失稳。巷道变形量随时间变化的示意图如图2所示。

2󰀁注浆加固体强度对注浆效果的影响

分析

一般来说,注浆时间越早,注浆加固体起作用也越早,围岩强度损失越少,对围岩变形的抑制能力也越高,巷道也越容易稳定。但是,由于此时围岩的本身强度相对较高,为使浆液固结体的承载能力和变形能力都能和较长时间的应力和较大的变形要求相适应,这就要求浆液有更高的强度与变形性能及良好的渗透性能。

当采用低性能浆液时,可适当把注浆时间推迟,围岩破裂后承载能力降低,围岩的内应力也相应降低,固结的岩体可以在这种低应力状态下参与围岩的平衡过程,并且围岩的剩余变形相对较小,低性能浆液也能适应固结后的变形。但滞后时间过长,虽能释放围岩的变形能,但围岩强度损失也极大,若围岩自身强度丧失殆尽,就难以再靠对其注浆来恢复强度和维持巷道的稳定,因此注浆时间也不能滞后太长,应保证围岩本身有足够的强度。

如果围岩比较松软,注浆时间应相对早些,尽量及早发挥注浆加固效果,比如在松软煤层中注浆加固宜及早进行。如果注浆固结体的变形条件好(弹性模量小,或韧性大),固结体可以在较长时间里工

图2󰀁巷道变形量随时间变化图

从巷道围岩变形的时间规律可估算出围岩重新趋于稳定的平衡时间,实际注浆时间应该在此之前,即早于围岩实现平衡过程所需的时间。

依据理论研究并结合实测的巷道变形数据,可得到早于围岩实现平衡过程所需的时间为25d左右。因此注浆滞后时间应在25d以前,15d之后。

4󰀁结论

从分析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,并结合国内外的研究成果及工程实测数据,得出一般巷道最佳注浆加固时机󰀁󰀁󰀁滞后15d~25d。

参考文献:

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[6]󰀁董方庭等.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M].北京:煤炭工业出版社,2001.

(下转第44页)

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天需派5名~6名检修工进行检修和维护,每天可运送支架15架~20架。使用无极绳连续牵引车后,每班只需3名职工便可直达运输,每天派一名检修工进行维护,同样每天可以运送支架15架~20架,而工资费用同比每年可节省19󰀁6万元。

b.使用12部小绞车运输,绞车、开关、综保、钢丝绳等都需要检修或更换。使用一部无极绳牵引车,一台软启动器和一套泄漏通讯系统,材料费和配件费同比每年可节省46󰀁8万元。

c.社会效益方面,使用无极绳牵引车,简化了运输环节,降低了工人劳动强度,提高了生产效率。

d.应用PRC12型人行车与连续牵引车配套使用运送人员,减少了工作人员步走进入工作面消耗的时间,降低了体力消耗。

a.如果无极绳牵引车使用巷道工况较差,特别是在有转弯及坡度变化复杂区段,虽可通过多安设压绳辊防止主绳跳出,但应避免在转弯半径内安设压绳辊,以避免出现导绳器无法分开压绳辊现象的出现,防止损坏导绳辊及车辆落道。

b.梭车通过道岔时,钢丝绳必须在曲连接轨豁口内运行,但在豁口处磨钢丝绳现象很难避免,可以考虑使用活动曲轨代替以往曲轨开槽的方法。

c.梭车组到达起坡点时,由于此处梭车牵引位置抬高,致使梭车前端翘起引起落道,可通过在起坡点处安设主压绳轮和增大起坡巷道纵曲线等办法降低牵引位置;梭车组进入下坡后,容易出现车辆碰撞落道,可将尾钩头与主绳硬连接并在下坡段增加护轨解决。

6󰀁注意事项

ApplicationofSQ󰀁1200Endless󰀁ropeHaulageinMulti󰀁branchPanelEntries

ZHANGKuan󰀁li

(YangfangkouMine,DatongCoalGroup,NingwuShanxi036702,China)

Abstract:TheapplicationofSQ󰀁1200endless󰀁ropehaulageinmulti󰀁branchpannelentriesisintro-duced,problemsandrelatedmeasuresinindustrialtestareillustrated,andarefreceforsimilarapplica-tionissupplied.

Keywords:haulage;panelentries;application

本文责任编辑󰀁刘大为

(上接第18页)

ResearchontheBestTimeforInjectingtoReinforceanentry

JIWei󰀁bin,ZhANGZhao󰀁qian,WANGLin

(CollegeofMiningEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,TaiyuanShanxi030024,China)

Abstract:Thechoiceofinjectingtimehasbiginfluenceontheeffectwhenusingthemethodofin-jectingtoreinforceanentry.Prerequisitesofvalidinjectingare:Serouscanflowandinfiltratetothewallrockuniformly;Thestrengthandthewholeloadingabilitycanberaisedobviouslyafterinjecting.Undertheconsiderationofthedevelopingdegreeoffracture,thestrengthoftheinjectingbulk,the

deformationtobecontrolled,theinjectingtechnologyetc,wedeterminedthebesttimeforinjectingtoreinforceanentrydelay15~25days.

Keywords:entrysupport;injectingtoreinforce;timeforinjecting

本文责任编辑󰀁刘新光