[發明專利]一種用于工作面過斷層超前預加固的無機復合注漿材料

有效

• 申請號: 201711097970.8
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107954668B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 鄭群;曹海山;張敦喜;王波;李俊斌;張輝;楊張杰;錢統傲;楊永剛;李世輝;徐永良;余大軍;王慶牛;王福海;王威
• 申請（專利權）人: 淮南礦業（集團）有限責任公司;安徽省煤炭科學研究院;淮南東華歐科礦山支護設備有限責任公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06;C04B111/70
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

本發明公開了一種用于工作面過斷層超前預加固的無機復合注漿材料。由基料、粉煤灰和短切碳纖維在常溫下混合均勻而獲得，或是由基料、硅酸鹽水泥、粉煤灰和短切碳纖維在常溫下混合均勻而獲得。使用時，水和無機復合注漿材料按質量比0.3～0.4:1混合攪拌均勻，即得無機復合注漿液；無機復合注漿液的初凝時間大于5h，28d單軸抗壓強度不低于45MPa，抗折強度不低于7 MPa，殘余抗壓強度較常規PO42.5水泥注漿料提高30%以上。本發明的無機復合注漿材料在流動性、固化時間、粘結強度、環保性、安全性等方面均可滿足長鉆孔預注漿加固工藝要求，可有效提高斷層附近煤巖體強度，保證工作面安全快速的通過斷層。

技術領域

本發明屬于煤礦注漿支護技術領域，具體涉及一種井下斷層區破碎煤巖體預加固的無機復合注漿材料。

背景技術

斷層是地殼受力發生斷裂，沿破裂面兩側巖塊發生顯著相對位移的構造。斷層的規模大小不等，大者沿走向延長可達上千千米，向下可切穿地殼，通常由許多斷層組成的稱為斷裂帶。

在煤礦開采生產過程中，較大的斷層一般在設計階段就采取了規避措施，盡量減小斷層對生產的影響。但對于相對較小的斷層（一般落差5m以內），為避免“規避措施”帶來的煤炭資源的極大浪費和對生產連續性的破壞，工作面會強行通過小的斷層。目前工作面過斷層主要采取提前飄車或剎車的被動方式，以最短的破頂或破底的回采距離逮住上盤或下盤的頂板，在斷層的揭露處采取支架少降快拉、及時支護頂板等工藝或者在斷層揭露后進行圍巖注漿來加固巖體。遇到較大落差斷層采取上述工藝施工，經常會造成工作面煤壁片幫、頂板冒漏，頂板維護成本高，安全性差，無法保證工作面連續性推進，嚴重影響了工作面單產。

我國很多礦區地質條件復雜，斷層構造多，各生產礦井均受斷層不同程度影響，工作面快速過斷層技術是制約礦井安全生產和效益的重大技術難題。根據工作面上下順槽揭露的斷層產狀及方位，在工作面推進至斷層之前進行超前工作面深孔預注漿，提前加固煤巖層，維持圍巖的完整性和提高承載能力，是保障提高工作面過斷層期間正常生產的重要技術措施，對防止過斷層期間漏矸、冒頂、倒架等事故，保證工作面安全高效生產具有重大意義。

目前礦用注漿材料系列有無機系列（包括單液水泥漿類、水泥-水玻璃類以及水玻璃類）和有機系列（包括質素類漿液、聚氨酯類漿液、脲醛樹脂類漿液等）。無機系列一般選用水泥為主要材料，來源廣泛、價格低、注漿工藝及設備簡單，但形成的結石體針對斷層區巖層加固強度偏低，現場加固效果不明顯，存在安全隱患；有機系列主要是化學材料，可注性好，加固強度高，但存在著凝膠時間短、價格高、環保性差的缺陷，不適用于遠距離注漿，且對于工作面過斷層這類漿液需求量大的工程來說，工程費用過于昂貴。

國內普通注漿在注漿參數方面的研究比較深入，在注漿理論、實驗室試驗及現場應用都比較成熟，較好的解決了目前淺孔注漿問題，但在工作面過斷層超深孔遠距離預注漿方面缺乏相應研究（包括注漿材料的優選、注漿工藝設計等），很大程度上限制了普通注漿材料在注漿領域的應用。

發明內容

針對上述現有普通無機注漿材料結石強度低和固化時間短、有機注漿材料成本高和環保性差的問題，本發明提供一種用于工作面過斷層超前預加固的無機復合注漿材料。

一種用于工作面過斷層超前預加固的無機復合注漿材料由基料、粉煤灰和短切碳纖維在常溫下混合均勻制得干料，所述干料為無機復合注漿材料；其中：基料與粉煤灰的質量比為2～4.5:1，且基料與粉煤灰為A組份，短切碳纖維與A組份的質量比為0.0007～0.0013:1；

使用時，水和干料按質量比0.3～0.4:1混合攪拌均勻，即得無機復合注漿液；

所述無機復合注漿液的技術特性參數如下：

初凝時間大于5h；28d單軸抗壓強度不低于45MPa，抗折強度不低于6MPa；殘余抗壓強度較常規PO42.5水泥注漿料提高30%以上。