为满足采掘接替,陈四楼煤矿2802工作面推广切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术,而2802下顺槽前350m范围内巷道直接顶厚度较大,顶板有淋水,2802下顺槽准备阶段矿压显现较为明显,出现顶板下沉、两帮外鼓现象,且该段巷道顶板淋水较大,造成顶板受压破碎、金属网锈蚀严重、压脱锚杆较多、两帮位移较大等现象。后期维护期间已对压脱锚杆进行补打,局部巷道顶板已采用四排锚索梁加固,帮部补打锚索梁加固,但仍然经常出现锚杆压断现象,同时巷道通尺980~1080m巷道过断层段压力较大,出现顶板受压破碎下沉、两帮位移较大、压脱锚杆较多等现象,因此,必须采取更有效的围岩控制措施,是确保该区域留巷成功的关键。
首次按提出了采用注水泥浆的方式,但巷道在未喷浆条件下,一般水泥材料凝结速度较慢,巷道顶板和两帮注浆过程,存在漏浆问题难以解决。通过与河南理工大学结合,提出了高应力区沿空留巷围岩控制技术,注浆加固可改善围岩结构,提高围岩承载能力,也可以提高锚杆、锚索锚固性能,防止锚杆、锚索锈蚀,堵塞顶板淋水通道,是一种较为有效的围岩控制措施。但是一般注浆材料,顶板淋水对其性能影响较大,而且工作面后方留巷矿压显现强烈,围岩变形速度快,普通注浆材料强度增长速度慢,与围岩变形速度不协调,不能起到良好的加固效果。所以研究拟采用新型注浆材料,根据留巷围岩变形破坏规律,优化设计注浆和巷道补强方案,确定合理注浆工艺和参数,以及合理注浆时机,并对注浆材料进行性能优化,使其强度增长与围岩变形规律相协调,同时也解决顶板淋水条件下的注浆技术问题,以达到更有效的围岩控制效果,确保2802工作面下顺槽沿空卸压留巷成功。
巷道如果不采取注浆加固方式,后期维修需要架棚或者翻修(拉底、挑顶、扩帮)巷道,架棚加固繁琐,且职工劳动强度大,按照400棚计算,每棚使用36u型钢10m,每米36kg,每kg3.53元,每棚单价1700元,考虑卡子及连接板,每棚单价约2500元,考虑人工及其他费用,每棚成本约3500元,累计消耗140万元。
注浆消耗:科研费用、材料费用合计30万元。 2017年预计产生直接经济效益110万元。
推广前景:沿空卸压留巷具备较强的技术和成本优势,在陈四楼矿已经推广应用,但是围岩控制仍然存在较大的难度,尤其是2802下顺槽前350m范围内,该区域是高应力集中区域,在掘巷期间即出现顶板破碎、两帮收缩较大,顶板淋水等问题。采用注浆加固配合有效的巷道补强方案,可以提高围岩承载性能,改善锚杆锚索锚固性能,减少锚杆、锚索锈蚀,具备较强的突出优势,可以更好地完善我矿沿空卸压留巷技术体系,也可以使矿井更好地推广沿空卸压留巷技术。
该项目是新型注浆材料和注浆工艺与沿空卸压留巷的结合,具备较强的集成创新特性,新材料和新技术的应用,可以很好地解决复杂地质条件下沿空卸压留巷的围岩控制问题,是该技术的有益补充,项目研究能够达到较高的技术水平。沿空卸压留巷与一般的巷道变形破坏规律差异较大,再加上高应力、顶板淋水等复杂条件,对注浆加固材料性能要求更高,技术难度更大。通过该项目研究实施较好地解决上述问题,补充沿空卸压留巷技术体系,下一步还将在全矿顶板有淋水破碎巷道、铝质泥岩开拓巷道等巷道,推广注浆加固技术,因此具备良好的市场前景。(永煤公司技术信息中心)