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突出三軟煤層石門揭煤防冒頂綜合技術(shù)

文檔作者：李曉旭張國(guó)軍1，程建圣2 文檔來(lái)源： 1．神華烏海能源有限責(zé)任公司老石旦煤礦 2．煤炭科學(xué)研究總院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月30日
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76 能源技術(shù)與管理 2011年第5期
doi：10．39696 issn．1672-9943．201 1．05．025
突出三軟煤層石門揭煤防冒頂綜合技術(shù)
李曉旭 ，張國(guó)軍1，程建圣2
(1．神華烏海能源有限責(zé)任公司老石旦煤礦，內(nèi)蒙古烏海016033；2．煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院，重慶400037)
[摘要] 針對(duì)福泉煤礦副井1234軌道運(yùn)輸石門揭煤過(guò)程中出現(xiàn)的冒頂問(wèn)題，通過(guò)采取注漿
加固方式增加煤體的強(qiáng)度，應(yīng)用金屬骨架超前支護(hù)，并在揭開煤層后，采取架棚支
護(hù)方式等綜合技術(shù)措施有效地防止了冒項(xiàng)，為該礦1234軌道運(yùn)輸石門揭煤提供了
技術(shù)支持，可為其他類似地質(zhì)條件的石門揭煤提供參考。
[關(guān)鍵詞] 三軟煤層；注漿加固：架棚；金屬骨架
[中圖分類號(hào)]TD355[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1672-9943(201 1)05-0076-02
0 引 言
阿拉善福泉煤炭有限責(zé)任公司位于內(nèi)蒙古自
治區(qū)阿拉善左旗宗別立鎮(zhèn)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為
60萬(wàn)t／a。該礦副井1234軌道運(yùn)輸石門所揭露的
煤層為二疊系山西組3 煤層，屬突出煤層，煤層
傾角平均為23。，煤層厚0．17—23．33 m，平均7．78 in，
煤層直接頂板為砂巖[1]。副井1234軌道運(yùn)輸石門
揭煤區(qū)域的煤層堅(jiān)固性系數(shù)僅為0．1，3 煤層的頂
板、底板較軟 。
1234軌道運(yùn)輸石門在揭煤過(guò)程中發(fā)生了冒
頂事故，帶來(lái)了較大的安全隱患，且影響了揭煤進(jìn)
度，同時(shí)也造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。
針對(duì)福泉煤礦副井1234軌道運(yùn)輸石門揭煤
過(guò)程中出現(xiàn)的冒頂問(wèn)題，通過(guò)采取注漿加固方式
增加煤體的強(qiáng)度，應(yīng)用金屬骨架超前支護(hù)，并在揭
開煤層后，采取9 工字鋼架棚支護(hù)的綜合技術(shù)措
施有效地防止了冒頂，為該礦1234軌道運(yùn)輸石門
揭煤提供了技術(shù)支持，并形成了石門揭突出三軟
煤層防冒頂?shù)木C合技術(shù)，可為其他類似地質(zhì)條件
的石門揭煤提供參考。
1 防冒頂綜合技術(shù)
為了確保在爆破揭煤時(shí)因煤體松軟而不再出
現(xiàn)垮落冒頂現(xiàn)象，采用注漿加固方式向煤體注入
固化材料以增加工作面周圍煤體的強(qiáng)度 ，應(yīng)用
金屬骨架超前支護(hù)，并在揭開煤層后，采取架棚支
護(hù)方式等綜合技術(shù)措施有效地防止了冒頂。
1．1 注漿加固
1．1．1 注漿工藝
注漿具體施T過(guò)程：打眼一連接注漿管和注
射槍一用高壓膠管連接注射槍和注漿泵一將兩根
吸管分別插入裝有天固樹脂和催化劑的桶內(nèi)一開
泵注漿一注漿完畢后沖洗機(jī)具一停泵一拆卸注射
槍。
注漿加固示意圖如圖1所示。
2 8 9 10 11 12
1．日 液箱；2．注液泵；3．截止閥；4．高壓水表；5．單向閥；6．進(jìn)液膠管；
7．總輸液管；8．分流器；9三通截止閥；10．壓力表；I1．分輸液管；
l2．注液鋼管；13．鉆孔
圖1 注漿工藝系統(tǒng)
1．1．2 注漿設(shè)備
注漿設(shè)備選用煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院
生產(chǎn)的ZHJ一6／5型移動(dòng)式注漿裝置，其組成有：
KLB一6／5螺旋桿泵，電機(jī)功率22 kW，額定流量
6 m3／h，額定注漿壓力5 MPa；KZJ一400／5計(jì)量泵，
最大流量6．7 L／min，額定注漿壓力為5 MPa，電機(jī)
功率為2．2 kW；KJJ一0．4攪拌機(jī)，電機(jī)功率3 kW，
有效容積0．41TI 。
1．13 注漿壓力
注漿壓力是漿液克服流動(dòng)阻力進(jìn)行擴(kuò)散、充
填煤層裂隙的能量，施工中應(yīng)保持適宜的注漿壓
力。壓力過(guò)大，漿液擴(kuò)散較遠(yuǎn)，耗漿量大；壓力太小
則加固的效果難以保證。注漿時(shí)，先以低壓注漿，
以保證漿液滲透均勻，后期再提高壓力，使有效擴(kuò)
散半徑達(dá)到預(yù)期的范圍，當(dāng)注漿壓力達(dá)到5～8 MPa
或出現(xiàn)大面積漏漿時(shí)，即可換孔注漿或停止注漿。
1．1．4 注漿材料的選擇
2011年第5期 李曉旭，等突出三軟煤層石門揭煤防冒頂綜合技術(shù) 77
選取重慶研究院生產(chǎn)的TG一3型加固材料，
其具有如下特點(diǎn)：粘度低，滲透性強(qiáng)粘合性好、強(qiáng)
度高，具有良好的塑性顯著韌性及變形性能強(qiáng)，持
久強(qiáng)粘結(jié)性，施工快捷簡(jiǎn)單。
(a)鉆孔布置剖面
1．1．5 注漿加固鉆孔布置
煤體加固控制巷道輪廓線外2 rn的區(qū)域，共
布置1圈鉆孔，鉆孔終孔位置為巷道前方煤層10 m
處，終孔點(diǎn)間距為1 m，鉆孔布置如圖2所示。
(b)加固鉆孔控制范圍鉆孔布置剖面
(c)鉆孔開孔位置
圖2 副井1234軌道運(yùn)輸石f-JJJU固鉆孑L布置剖面圖
1．1．6 注漿量
根據(jù)福泉煤礦副井1234軌道運(yùn)輸石門3 煤
層頂?shù)装鍘r性、巷道斷面等情況，需用注漿材料
5-6 t，單孔需注漿平均0．4 t。
1．1．7 注漿加固鉆孔封孑L
為保證煤體加固材料在一定的壓力下向煤體
的裂隙滲透，需進(jìn)行嚴(yán)密的封孑L，封孔質(zhì)量的好壞
直接影響注漿加固效果。注漿鉆孔巖石段最短深
度為4-3 m，封孔深度為4 m，采用專用封孔器封
孔。封孔器由鋼管和鋼套與膠管構(gòu)成，單向壓力閥
設(shè)置在封孔器一端，鋼管外層設(shè)置膠管，鋼管和膠
管兩端分別設(shè)置鋼套。鋼管和膠管通入液壓，使膠
管膨脹，注入漿液，關(guān)閉單向壓力閥，達(dá)到煤體加
固要求，注漿花管采用鍍鋅鐵管。在注漿結(jié)束后，
應(yīng)用金屬骨架超前支護(hù)，并在揭開煤層后，采取架
棚支護(hù)方式等綜合技術(shù)措施有效地防止了冒頂。
注漿封孔管路連接示意圖如圖3所示。
1．注漿花管；2．專用封口器；3．注漿鐵管；4．專用注射槍；
5．高壓膠管；6．注漿泵；7．天固樹脂；8．天固組合料
圖3 注漿封孔管路連接示意圖
1．2 金屬骨架
在注漿加固結(jié)束后，采用金屬骨架的方式加
強(qiáng)支護(hù)，并對(duì)注漿加固的空白帶進(jìn)行補(bǔ)充加固。沿
石門工作面上部輪廓線打若干直徑為75 mm的
金屬骨架孔，孔底間距控制在0．3 m，鉆孔終孔位
置控制到巷道周邊2 m范圍內(nèi)，(下轉(zhuǎn)第1 63頁(yè))
2011年第5期 能源技術(shù)與管理 163
及要素間的相互關(guān)系。能源經(jīng)濟(jì)專業(yè)也應(yīng)從具有
的學(xué)科綜合與交叉的角度對(duì)課程進(jìn)行設(shè)置，體現(xiàn)
系統(tǒng)性。對(duì)能源經(jīng)濟(jì)專業(yè)，既不能只注重“能源”因
素，而忽略“經(jīng)濟(jì)”因素。同樣的，過(guò)分強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)屬
性而忽視能源特征也不可取。根據(jù)周德群對(duì)能源
經(jīng)濟(jì)學(xué)研究對(duì)象的分析，該專業(yè)可涉及的方向較
為寬泛，包括能源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系、能源的供求
規(guī)律、能源消費(fèi)、能源價(jià)格與稅收、能源市場(chǎng)與政
府管制、能源貿(mào)易、能源的內(nèi)部替代與外部替代以
及能源的外部性等多個(gè)方面E 。近年來(lái)，能源還越
來(lái)越顯示出金融屬性，與期權(quán)、貨幣等交融在一
起。另一方面，我國(guó)能源經(jīng)濟(jì)專門人才的培養(yǎng)已開
始涵蓋從本科到碩士和博士三個(gè)階段。如中國(guó)人
民大學(xué)開設(shè)了能源經(jīng)濟(jì)本科專業(yè)(多所高校也在
爭(zhēng)取中)，廈門大學(xué)、北京理工大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、
南京航空航天大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等單位面向能
源經(jīng)濟(jì)方向招收研究生。因此，能源課程體系的設(shè)
置需要從不同專業(yè)方向、不同培養(yǎng)層次等角度進(jìn)
行綜合考慮。在培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)
確定必修課、選修課及不同類別的課程設(shè)置，解決
好課程體系結(jié)構(gòu)的層次性問(wèn)題。
4 結(jié)語(yǔ)
在對(duì)能源經(jīng)濟(jì)課程體系框架和特征進(jìn)行分析
后，需要對(duì)具體的課程進(jìn)行安排與確定。當(dāng)然，這
種課程體系的設(shè)置不是固定不變的，也需要進(jìn)行
不斷的改革和優(yōu)化。同樣可遵循系統(tǒng)理論思想，經(jīng)
過(guò)分析新問(wèn)題一擬定新目標(biāo)一形成新方案一進(jìn)
行再評(píng)價(jià)一確定新體系的步驟，不斷對(duì)能源經(jīng)濟(jì)
的課程體系進(jìn)行優(yōu)化，以更好的為人才培養(yǎng)服務(wù)。
[參考文獻(xiàn)]
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版社．2009
[2]周德群，楊列勛．能源軟科學(xué)：一門亟待發(fā)展的交叉性
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[3]彼得·圣吉，第五項(xiàng)修煉：學(xué)習(xí)型組織的藝術(shù)與實(shí)踐
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[4]孫根年．課程體系優(yōu)化的系統(tǒng)觀及系統(tǒng)方法[J]．高等
教育研究，2001，22(2)：86—90
[5]趙榮，鄒鵬，查亞兵．軍隊(duì)綜合大學(xué)課程體系優(yōu)化的系
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74—76
[6]景維民，周立群．新形勢(shì)下經(jīng)濟(jì)學(xué)課程設(shè)置思路的再
思考[J]．中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2007(1)：16—19
[作者簡(jiǎn)介]
王群偉(1983一)，男，江蘇蘇州人，博士，主要從事能源
經(jīng)濟(jì)方向的教學(xué)與科研工作。
[收稿日期：2011—07—27]
(上接第77頁(yè))
穿透煤層進(jìn)人頂板不少于0．5 nl，插入直徑為45 mm
的鋼釬，將骨架送到孔底。
1．3 架棚支護(hù)
采用9 工字鋼作為支架材料，工字鋼拱架連
接位置根據(jù)作業(yè)地點(diǎn)情況靈活選擇，使工字鋼在
滿足支護(hù)強(qiáng)度的前提下盡可能方便現(xiàn)場(chǎng)操作；根
據(jù)巷道壓力情況，棚距設(shè)為400 mm，保證支架強(qiáng)
度滿足要求。一個(gè)循環(huán)的架棚工作完成后及時(shí)移
動(dòng)前探粱，使其完全頂住工作面前方煤壁。架棚支
護(hù)應(yīng)在放炮后及時(shí)進(jìn)行，避免長(zhǎng)時(shí)間的空頂造成
前方煤體應(yīng)力重新分布導(dǎo)致冒頂。
2 結(jié)語(yǔ)
對(duì)于福泉煤礦1234軌道運(yùn)輸石門，通過(guò)采取
注漿加固方式增加煤體的強(qiáng)度、應(yīng)用金屬骨架超
前支護(hù)，并在揭開煤層后，采取架棚支護(hù)方式等綜
合技術(shù)措施后，有效地防止了冒頂，確保了揭煤的
安全。也形成了石門揭突出三軟煤層防冒頂?shù)木C
合技術(shù)，可為其他類似地質(zhì)條件的石門揭煤提供
參考。
[參考文獻(xiàn)]
[1]徐興河．軟弱煤層注漿加固的實(shí)驗(yàn)室研究[J]．山東煤
炭科技，2006(41：69—70
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[J]．煤炭科學(xué)技術(shù)，1998，26(3)：33—35
[3]陳金玉．固化防突材料的開發(fā)與應(yīng)用[J]．中州煤炭，
1997(2)：37-39
[作者簡(jiǎn)介]
李曉旭(1987一)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，助理工程師，主要
從事煤礦安全技術(shù)與管理方面工作。
[收稿日期：2011—03—18]

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