新型注浆、监测装置在益新煤矿的应用

新型注浆、监测装置在益新煤矿的应用

尚晓凯

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司益新煤矿黑龙江省鹤岗市154100

摘要:龙煤鹤岗矿业有限责任公司益新煤矿，随着采深不断增加,井下岩巷处于更高的应力环境中，尤其在地质构造活动强烈的地区，井下巷道支护稳定性更加难以保证；因益新矿地质条件复杂，经常有岩巷在施工过程中遇见导水岩石裂隙，导致巷道施工过后顶板或两帮有淋水，影响巷道的支护，进而影响巷道的使用寿命；我矿矿压大,煤层普遍发火期较短，掘进巷道施工完毕后常存在着巷道变形严重，碹体开裂使煤与空气直接接触，存在发火的隐患；本文就我矿新引进的新型注浆、监测装置在三水平南一石门轨道巷、三水平北一石门-130专用回风石门、三水平北二石门15号层右四段机道中，解决软岩，堵水，加固封堵巷道围岩进行的实践及效果观测，结果表明，此套监测设备适合解决以上问题。

关键词:注浆监测钻孔堵水巷道加固煤层防火

煤矿是采掘煤炭在地质层中的合理空间，在这个空间内，包含了各种巷道、断层、灾害等，面对这种种息息相关的条件及问题，新生了很多新技术及新科技。有一种近年来新生的注浆、监测技术，现向大家介绍该技术在益新煤矿的应用，分析如下：

一、注浆系统工作原理

注浆系统工作时，水、添加剂、水泥进入双速搅拌机,首先经过高速搅拌进行充分搅拌后形成水泥浆，搅拌机转为低速，在低速状态下进行第二次充分搅拌，充分搅拌后的水泥浆进入液压注浆泵，注浆泵给水泥浆加压，水泥浆通过压力表进浆流量计、压力变送器、进入注浆棒，余浆经过返浆流量计返回搅拌机，其各种数据都会在主机屏幕上显示，以便分析，并能掌握注浆进度。

工艺流程：

打注浆孔——安装/固定注浆管——用麻包扎管头注浆螺纹/堵头临时封孔——封口——连接注浆监测设备——连接注浆管路——注浆

二、注浆、监测装置的实际应用

（1）、钻孔堵水方面

益新煤矿三水平北二石门-130专用回风石门，位于益新煤矿北二石门，承载着三水平北二石门的回风工作，此巷道支护为锚网索支护，断面14㎡，本巷道已施工完毕，由于巷道有两处超前钻孔与含水层连通，导致钻孔大量涌水，其涌水量约为29m3/h左右，为我矿的排水工作带来了很大困难，经益新煤矿决定，采取注浆进行封堵。

对此情况，结合注浆监测装置进行了如下注浆。

1）钻孔引水

由于涌水量太大，对于注浆堵水工作有很大难度，但经各方面考察研究，封堵钻孔前先对钻孔进行引水，由于钻孔为150钻机施工，其孔径内壁直径为70mm左右，2寸管外径为57mm。采用2寸管（1m）两头加工出螺纹，一头用线麻将其缠好，将缠好线麻的2寸管（1m）镶入涌水钻孔内，再利用2寸管外接将注浆棒连接到2寸管另一头螺纹上，这时进浆、回浆都会有水涌出，将其接好Φ25高压管把水流引入水沟。

2）、注浆棒加固

注浆棒连接完毕后，利用JW高强度堵漏剂将注头与巷道围岩接触点进行封堵。封堵前必须用清水将巷道围岩冲刷干净，以保证JW高强度堵漏剂的更好封堵。封堵完毕待堵漏剂完全凝固后，在出水钻孔四周打两根锚杆，利用卡板对注浆棒进行加固。

3）、通过数据监测修改配比

在注浆时，通过监测设备显示的数据分析，发现浆液循环系统异常，回浆流量远远大于进浆流量，并且密度发生改变，经分析发现由于钻孔内水量较大，导致回浆配比会发生改变，经研究将注浆配比进行修改，加大粉装添加剂量，使其凝固速度加快。降低水灰比，使其浆液更粘稠，适应此地点堵水工作。

注浆正常配比：水泥：粉状添加剂（p.o42.5）：水（质量比）=1:0.094:0.602（水灰比0.55）

修改后注浆配比：水泥：粉状添加剂（p.o42.5）：水（质量比）=1:0.15:0.517（水灰比0.45）

4）、此注浆地点的堵水原理

浆液进入钻孔后，其回浆孔会先有水涌出，当回浆孔浆液涌出时，立即将回浆孔进行关闭，立即观察主机显示的数据，分析注浆量及压力。压力大于5Mpa时，停止注浆，防止喷孔伤人。待浆液全部注完后，立即将进浆孔进行关闭，这时浆液与钻孔内的水会处于一种混合的状态，这种状态还不足以将钻孔堵住，但进、回浆孔全部关闭后，钻孔内的浆液及水会处于一种静止状态，由于水泥浆液的质量要比水的质量大，水泥浆逐渐进行沉淀，沉淀后的水泥浆在添加剂的作用下逐渐坚硬，从而将涌水钻孔堵住。

（2）、巷道加固方面

益新煤矿三水平南一石门轨道巷，位于益新煤矿南一石门，是三水平南一石门的主要运输巷道，此巷道位于岩石破碎带，由于巷道压力大、围岩破碎，经多次恢复后仍变形严重。经矿安排对此巷道进行注浆加固。

注浆孔在巷道轮廓线上均匀布置，沿前进方向与巷道轮廓线成45°夹角。每排7个，开孔间距1.8m，排距2.5m，孔深4m，孔径60mm。注浆管间、排距允许偏差±100mm，外露长度不大于100mm。

注浆棒规格：Φ50mm×2000mm（使用Φ60mm钎头施工）

全过程施工使用注浆监测设备，使注浆压力达到2Mpa以上，流量小于1L/min以下停止注浆，连续记录四次。注浆前必须将巷道开裂处用支钎起掉并对该位置补喷，防止注浆时跑浆。

在此段巷道开始注浆过程中，随时通过注浆监测设备进行注浆数据采集，其中有一次发现浆液没有回浆数据，经分析查找原因，发现巷道水沟侧有一处大量跑浆，经过封堵处理后，恢复正常注浆，此隐患在水沟内部极难发现，老式注浆设备根本不能发现注浆异常，但通过注浆监测设备显示，能精准的分析出有问题存在，从而进行查找、处理，充分体现了新型注浆监测装置的优越性。

通过对三水平南一石门轨道巷的注浆加固，提高了此巷道的支护强度，增加服务年限，降低了巷道恢复量，降低了矿对恢复巷道所投入的材料及人工，说明此注浆技术值得推广。

（3）、煤巷注浆防火方面

三水平北二石门15层右四段机道，该巷道位于我矿15#层煤层中，煤层厚度8-10m，发火期为6个月，由于现已经过发火期，巷道必须进行注阻燃剂进行防火，但由于巷道局部变形严重，导致巷道喷浆碹体开裂较多，注阻燃剂后有的阻燃剂从裂隙向外渗出，不能有效的进行煤层防火工作，为保证巷道正常使用及顺利注阻燃剂进行防火，由矿定对此巷道进行注浆加固，在巷道轮廓线2米范围内形成一层密封的保护层，加强此巷道支护确保顺利注阻燃剂进行防火。

注浆孔在巷道轮廓线上均匀设置，沿前进方向与巷道轮廓线成45°夹角。每排7个，开孔间距1.8m，排距2.5m，孔深2m。注浆完毕后，在施工注阻燃剂孔，注阻燃剂孔在顶板均匀布置，沿前进方向与巷道轮廓线成45°夹角。每排3个，开孔间距1.8m，排距5m，孔深5m。

在此段巷道为煤巷，由于地压较大造成巷道局部变形，喷浆碹体开裂较多，导致注浆期间有多处巷道顶板及两帮跑浆、漏浆，针对此情况注浆时采取了如下措施。

首先对肉眼可见的裂隙用高强度堵漏剂进行封堵，注浆期间连接监测设备，从监测设备反馈注浆数据进行收集、分析，注浆期间曾多次发生数据异常，进浆流量大，回浆流量几乎为零，但在附近观察并无异常漏浆点，经查找比对现场，发现有一处锁门仓库内有跑浆现象，经过处理后注浆工作能正常进行。

通过对三水平北二石门15层右四段的注浆加固，可使巷道周围形成一层保护层，既可以加固巷道又能隔绝空气，通过注阻燃剂后，更有效的控制煤层发火。

三、总结

通过新型注浆、监测设备在益新矿的应用，成功的解决了堵水、加强巷道支护、煤层巷道注浆防火等问题，不但为矿解决了巷道涌水、软岩支护、煤巷防火等难题，在注浆技术上也达到了一种突破，减少了注浆材料的使用，增加了注浆数据的收集和整理，为后续巷道注浆提供参考，新型注浆、监测技术值得推广与利用，随着此项技术的不断完善，将为煤矿的安全生产做出更大的贡献。

参考文献:

[1]许振鲁,平立芬.深部锚喷巷道全断面注浆加固技术的研究与应用[J].煤矿机械,2018,39(12)

[2]韩杰.复杂应力条件下巷道加固技术研究[J].煤,2018,27(09)

[3]刘志峰.巷道过导水断层注浆堵水的实践[J].江西煤炭科技,2018(03)