图4是本发明某矿回风平巷帮注浆孔布置平面示意图； 图5是本发明某矿回风平巷顶注浆孔布置平面示意图。
[00巧]图中；1、开切眼；2、运输平巷；3、回风平巷；4、陷落柱；5、注浆钻孔；6、顶板加固 区；7、截割区巧、底板加固区。
【具体实施方式】
[0016]W下针对某矿地质情况结合附图由实施例对本发明的【具体实施方式】进一步说明。
[0017] 步骤一、如图2所述，通过物探和钻探方法确定某矿陷落柱的形状、大小、位置W 及综采工作面前方的地质情况。
[0018] 经测定陷落柱4形状近似楠圆形，长轴是26.Om，短轴是23.Om，平面面积是441m2， 且陷落柱距离回风平巷3比距离运输平巷2近； 进一步陷落柱内有涌水现象，进行排水作业；首先在回风平巷3向工作面内侧及陷落 柱上方施工了两个探放水钻孔(终孔位置位于巷道上方50米处)将水量疏干，使柱体内的松 散体不能形成泥石流为止，同时在陷落柱上方垂深50米处施工监测孔，监测陷落柱上方导 水情况，并且按要求完善回风平巷的排水系统W及配备泥浆累； 步骤二、对陷落柱岩石进行钻探取样，将岩样制成标准试件。测得其岩石的天然单轴抗 压强度、孔隙率、含水率和渗透系数。
[0019] 步骤=、将陷落柱在垂直方向根据顶板加固厚度，底板加固厚度和采煤机截割厚 度划分为底板加固区、截割区和顶板加固区； 采用弹性理论的计算结果得出陷落柱各区的加固厚度为；顶板加固区厚度为煤层厚度 范围内，计算顶板加固后的力学参数时，W顶板加固区自身稳定所需的阻力和液压支架工 作阻力相等作为临界条件反推陷落柱加固后固结体的临界的容重、内摩擦角、抗压强度等 物理力学参数；底板加固厚度；底板加固厚度为煤层厚度的1/3~2/3,且底板加固厚度要 承载底板所承受的压力，底板所承受的压力为液压支架重量及顶板传递的顶板压力之和， W液压支架不下陷为准反推陷落柱加固后固结体的抗压强度等物理力学参数；截割区整体 加固，且需要保证注浆后固结体的硬度要小于采煤机截割的最大硬度，并反推陷落柱加固 后固结体的抗剪强度等物理力学参数；因为该矿煤层厚度为6. 4m，采高为2. 8m，所W并且 钻孔的终孔位置在工作面支架W上垂局10m处和在底板W下垂局1~2m处； 步骤四、根据步骤=得出的3个区域的固结体物理力学参数，再通过所取的陷落柱试 样与不同类型和配比浆液进行模拟注浆试验，确定浆液的类型和配比。
[0020] 进一步综采工作面过陷落柱时注浆加固材料的选择原则为：陷落柱的截割区经 注浆加固W后要方便采煤机截割，所W陷落柱经注浆加固W后的强度不能太高，与煤层的 强度相似即可；陷落柱的顶底板岩层经注浆加固后强度要满足工作面通过时顶底板稳定， 即通过调节水灰比和发泡倍数，满足其不同强度要求。此外，充填料必须具有较好的流动 性、渗透性、凝固时间短、无毒无害、成本低廉和易于购买。
[0021] 进一步通过实验室试验比较，一种新型的娃基脈酸脂材料瑞米无机密闭I号凝固 时间5~lOmin，具有较好的流动性和渗透性，且强度达到设计要求，所W综采工作面过陷 落柱时截割区注浆材料选用瑞米密闭I号；525号水泥抗压强度满足过陷落柱时顶底板岩 层的强度，因此过陷落柱时顶底板岩层注浆加固材料选择525号水泥。
[0022] 进一步根据W下公式估算每个注浆孔的注浆量：
【主权项】
1. 分级分区注浆加固陷落柱使综采面直过软陷落柱的方法，其特征包括下述步骤： (1) 、确定陷落柱的边界和陷落柱内含水情况并排水； (2) 、对陷落柱岩石进行钻孔取试样并测定试样的天然单轴抗压强度、孔隙率、含水率 和渗透系数； (3) 、分区并预测各区加固后的物理力学参数：将陷落柱沿轴向方向划分为底板加固 区、截割区和顶板加固区；同时计算底板加固区、截割区和顶板加固区的厚度； (4) 、采用若干种浆液进行模拟注浆试验，确定底板加固区和顶板加固区采用的配比浆 液； (5) 、确定顶板加固区注浆钻孔的间排距、凝结时间和注浆压力，选择注浆机具；其中， 间排距小于2倍的扩散半径； (6) 、分级分区进行注浆：先在截割区注入化学浆液，然后依次在底板加固区和顶板加 固区注入配比浆液； 其中，截割区注浆时先对截割区上下边界密集钻注浆孔，注浆孔内注入化学浆液，封堵 截割区陷落柱岩体的孔裂隙系统，形成隔离层；后对截割区中部进行注浆； (7) 、利用观测矿压实测数据和结合数值模拟的方法判断综采工作面对陷落柱的应力 的影响程度和影响距离；所述观测矿压实测数据和结合数值模拟的方法，即将采动应力和 陷落柱体应力的相互影响分为3个主要阶段：弱影响阶段，中影响阶段、强影响阶段；在弱 影响阶段到来前加固陷落柱体，在强影响阶段加强了工作面的顶板管理；工作面距离陷落 柱150m时，开始对陷落柱体应力产生影响，开始在回风平巷内通过注浆孔向陷落柱进行注 浆加固； (8) 、根据综采工作面的条件制定相应减弱矿压显现的措施使综采工作面通过陷落柱。
2. 根据权利要求1所述的分级分区注浆加固陷落柱使综采面直过软陷落柱的方法，其 特征是所述顶板加固区厚度为不大于煤层厚度；底板加固厚度为煤层厚度的1/3~2/3,且 底板加固厚度要承载底板所承受的压力，底板所承受的压力为液压支架重量及顶板传递的 顶板压力之和。
3. 根据权利要求1所述的分级分区注浆加固陷落柱使综采面直过软陷落柱的方法，其 特征是所述化学浆液是硅基脲酸脂材料瑞米无机密闭I号；配比浆液是水泥525号水泥。
4. 根据权利要求1所述的分级分区注浆加固陷落柱使综采面直过软陷落柱的方法，其 特征是所述注浆孔的注浆量：
式中，Q为注浆量，m3;V为需要充填的体积，m 3;n为充填体孔隙率，砂层n=25%~40%，空 洞n=l ;a为衆液损失系数，取a=l. 1~1· 3。
【专利摘要】分级分区注浆加固陷落柱使综采面直过软陷落柱的方法，属于煤矿开采技术领域，它在勘探、排水的基础上，首先把陷落柱划分成：顶板加固区、截割区和底板加固区；再根据陷落柱形状、大小、位置和相应区域的加固厚度合理布置钻孔，并在各区域分别注入相应材料配比的浆液，注浆提高了陷落柱内部岩石的胶结性，从而使不同区域的陷落柱岩石达到所需的力学性能和承载能力；然后在工作面接近陷落柱时降低采高来减缓顶板活动的剧烈程度，降低对陷落柱的超前支承压力，使综采工作面可直接通过陷落柱。该方法与现有的注浆加固陷落柱使综采工作面直过陷落柱的方法相比大大地减少了工作量、材料浪费和费用，提高了生产效率和安全性。
【IPC分类】E21C41-18
【公开号】CN104763428
【申请号】CN201510103932
【发明人】冯国瑞, 张玉江, 周小建, 郝兵元, 郭峰, 郭育霞, 戚庭野, 白锦文, 康立勋
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月10日