[发明专利]石门揭煤段煤体减尘加固结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿生产施工技术领域，具体涉及一种石门揭煤段煤体减尘加固结构及其施工方法。

背景技术

随着矿井开采向深部延伸，石门揭煤一直是煤矿安全管理重点，大断面石门揭煤、过煤段顶板及自由面容易发生片帮、漏顶引起瓦斯超限，甚至会引起煤与瓦斯突出或瓦斯爆炸等重大事故。石门揭煤前，采用打钻抽采对揭煤段煤体进行区域消突措施，钻孔抽采后煤体松散且干燥，煤体间内摩擦角和内聚力减小易发生剪切破坏，导致揭煤期间，粉尘大且易抽漏。传统上，对煤体进行浅孔低压注水，因煤体本身渗透性差，造成注水效果有限。传统上，采用打锚杆、挂网、喷浆对自由面进行加固，炮后外露锚杆影响施工，锯断又影响下一步工序，传统方法不仅浪费成本，工序繁琐，且煤体自身没有得到加固，炮后，自由面加固间隙易片帮。目前国内外尚无效果很好的主动对煤体减尘加固施工工艺。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于如何提高煤体注水效果，同时提高煤体加固结构的可靠性。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种石门揭煤段煤体减尘加固结构，包括煤体表面设置的加固层和贯穿至煤体内部的多条注水孔；所述加固层采用水泥喷浆方式筑成；所述各注水孔自煤体表面向煤体内部呈放射形分布；在注水阶段，所述注水孔内设有膨胀注水器；注水结束后，所述注水孔由混凝土填充，且混凝土内预埋有钢丝绳；

所述加固层内部预埋有防裂网；

最上方的注水孔的内端延伸至与巷顶平齐位置处；

左右两侧注水孔的内端分别延伸至与左右巷帮平齐的位置处；

所述注水孔共设有五条，各注水孔的孔口均位于煤体表面的中间区域，其中四条注水孔的孔口呈矩形分布，另一条注水孔的孔口位于矩形中心；

所述混凝土由水泥浆和水玻璃混合而成，水泥浆的水灰比为1:1，水泥浆与水玻璃的比例为7：1。

一种上述石门揭煤段煤体减尘加固结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：煤体揭露后，采用挂网喷浆的方式对自由面进行加固，在煤体中按放射状布置注水孔；

步骤2：注水孔施工结束后，将膨胀注水器接好注浆管路送入注水孔底，采用注浆泵进行注水，注水压力达到3～4MP，稳压后可将膨胀注水器向外退2m继续注水，注水压力达到2～3MP，稳压后再将膨胀注水器向外退至孔口，继续注水，注水压力不超过1MP，防止自由面煤体片帮；

步骤3：待注水孔注水结束后，将钢丝绳塞入注水孔，再用套管封堵孔口，注水泥浆和水玻璃混合的双液浆，待双浆液完全凝固，加固完成。

优选的，在步骤1中，采用钻头为￠42mm两翼型钻头开设注水孔，钻孔深度、角度等参数根据巷道断面而定，确保注水孔终点到巷帮、巷顶；

优选的，在步骤三中，水泥浆的水灰比1:1，水泥浆与水玻璃的比例为7：1；

优选的，所述双液浆的初凝时间控制在30s，终凝时间不超过4h，现场根据实际情况调整配比，初凝控制30s，保证停注后浆液不外流，终凝控制在4h以内，保证爆破后，钢丝绳水泥桩起到加固作用。

本发明的优点在于：本发明的注水孔采用放射状布置，在注水阶段，由于封孔深度深，可以施加更大的注水压力，能够使水充分扩散，在加固阶段，各注水孔内的水泥柱能够对煤体形成一定的包裹，有效的增加了煤体的内摩擦角和内聚力，使煤体形成整体，防止片帮或漏顶，有效解决了煤体粉尘大、易漏、自由面管理难的问题。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的自由面注水结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。