“三軟”煤層壁后注漿技術(shù)淺談

邊偉東

(安陽(yáng)大眾煤業(yè)有限責(zé)任公司 安全監(jiān)察部，河南安陽(yáng)455141)

1 礦井概況

安陽(yáng)大眾煤業(yè)有限責(zé)任公司改制前為林州市大眾煤礦，屬地方國(guó)有煤礦，2004年底由原安陽(yáng)礦務(wù)局進(jìn)行資源整合，2007年5月加入永煤公司。大眾煤礦始建于1974年，1978年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為30萬(wàn)噸/年，2009年核定生產(chǎn)能力為42萬(wàn)噸/年。

礦井開(kāi)采煤層為二疊紀(jì)山西組二1煤，煤層傾角5°～20°，煤層平均厚度3.6米，現(xiàn)有地質(zhì)儲(chǔ)量11343.69萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量3573.6萬(wàn)噸，煤層賦存較穩(wěn)定，直接頂為二類頂板，老頂周期來(lái)壓不明顯，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。

礦井采用立井多水平開(kāi)拓方式，現(xiàn)生產(chǎn)水平為-250水平，采煤方法為走向長(zhǎng)壁傾斜分層采煤法。礦井通風(fēng)方式為兩翼對(duì)角式，通風(fēng)方法為抽出式，屬煤與瓦斯突出礦井，但近18年來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)突出。礦井煤層不易自燃，煤塵無(wú)爆炸性。礦井水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，正常涌水量240m3/h，最大涌水量350m3/h。

2 使用閉后注漿背景

12采區(qū)軌道下山原采用了U36型鋼加噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)，巷道內(nèi)布置有電纜、風(fēng)水管路等，該巷道是安陽(yáng)大眾煤業(yè)有限責(zé)任公司主要運(yùn)輸斜巷。由于受到采動(dòng)影響，每3個(gè)月就要對(duì)巷道擴(kuò)修一次。對(duì)軌道斜巷進(jìn)行擴(kuò)修，不但需要投入大量的人力、物力，而且還影響該采區(qū)的物料運(yùn)輸。同時(shí)，斜巷擴(kuò)修難度較大，給安全生產(chǎn)帶來(lái)威脅。為進(jìn)一步加強(qiáng)巷道支護(hù)強(qiáng)度，決定采用注水泥漿充填巷道壁后空隙，使頂板巖層膠結(jié)固定。注漿工作自上向下進(jìn)行，總工程量約為280m。

3 施工注漿孔位置設(shè)計(jì)及施工方法

12采區(qū)軌道下山自上向下施工，每組施工5個(gè)注漿孔，分別為1#、2#、3#、4#、5# 孔。 1# 孔距底板 1.2m-1.5m、垂直巷道左幫，2# 孔施工在巷道左肩窩、垂直肩窩壁，3#孔施工在正頂（巷道中心），4#孔施工在巷道右肩窩、垂直肩窩壁，5#孔距底板1.2m-1.5m、垂直巷道右?guī)?，排?m-4m施工注漿鉆孔由巷修隊(duì)負(fù)責(zé)使用錨桿機(jī)、鑿巖機(jī)配合Φ28mm鉆頭進(jìn)行打眼，孔深1.8m，插入6分的注漿插管，其長(zhǎng)度為0.8m（安設(shè)2#、3#、4#孔注漿插管和固定注漿管注漿時(shí)，施工人員使用符合安全要求的工作臺(tái)進(jìn)行操作，并有至少一人進(jìn)行工作，確保安全）然后利用水泥進(jìn)行注漿充填。

4 注漿順序

先施工1#、5#鉆孔、再施工2#、4#鉆孔，最后施工3#鉆孔。

5 注漿設(shè)備及材料

注漿設(shè)備使用ZBQ-20/6型注漿泵，外形尺寸：600×200mm×300mm（要求提前對(duì)注漿泵進(jìn)行調(diào)試，試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后方可使用）；材料為P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，水；水泥質(zhì)量比為1；1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)調(diào)整比例，兩種材料經(jīng)混合后進(jìn)入受注漿區(qū)域凝固。

6 注漿工藝

注漿工序主要有：注漿前的運(yùn)料、拌料、封閉鉆孔外壁及注漿系統(tǒng)檢查；注漿過(guò)程中的操作注漿泵、漿體配制、堵漏；注漿結(jié)束后的管路與混合器清洗、泵站移動(dòng)、注漿材料設(shè)備零件清點(diǎn)與交接等。注漿系統(tǒng)包括注漿泵，混合器、連接管路與閥門接頭等。其中注漿管內(nèi)漿體凝結(jié)快，長(zhǎng)度以5m為宜，便于端頭操作即可。注漿主要工序具體細(xì)節(jié)如下：

6.1 封閉鉆孔外壁

封閉鉆孔外壁是一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在注漿管上纏破布用道釘楔緊的封孔方法，封孔深度約100-200mm，此閥封孔速度最快，效果好。

6.2 拌料注漿

嚴(yán)格按水灰比加水加料，攪拌要均勻。水灰比的控制可按照拌料時(shí)采用的長(zhǎng)方形灰箱的體積進(jìn)行控制（水灰比為1：1）接好注漿管路，用清水試注，將試注清水打入水箱。確認(rèn)管路暢通后，將吸漿管插入料桶中，將高壓管出漿管通過(guò)快速接頭與注漿外端的三通相接，并開(kāi)啟放漿閥，關(guān)閉進(jìn)漿閥。

6.3 監(jiān)測(cè)檢查

開(kāi)啟注漿泵后，觀察孔口放漿閥噴出的混合漿體，當(dāng)噴出充分混合漿體后，迅速開(kāi)啟進(jìn)漿閥，隨后立即關(guān)閉放漿閥，進(jìn)入正式注漿階段。在注漿過(guò)程中，觀察注漿量、注漿壓力變化及漿液滲透情況。在拌料桶內(nèi)壁坐標(biāo)記，準(zhǔn)備記錄單孔或多孔注漿量；密切觀察并記錄巷道注漿孔在注漿過(guò)程中壓力變化情況，注漿終壓力2MPa，并記錄各注漿孔注漿始終時(shí)間。

6.4 結(jié)束注漿

達(dá)到要求后，先停泵，關(guān)閉孔口進(jìn)漿閥，迅速開(kāi)啟放漿閥，同時(shí)將兩個(gè)吸漿管放入桶中，開(kāi)泵時(shí)進(jìn)行必要的泵體、管路清洗（認(rèn)真清洗注漿管與混合器）注漿工作完成后，對(duì)注漿系統(tǒng)進(jìn)行全面清洗，以便下次使用。

6.5 注漿主要參數(shù)確定

注漿壓力：一般情況下壓力為2MPa。

7 安全技術(shù)措施

1）每班施工前，由當(dāng)班班組長(zhǎng)檢查施工地點(diǎn)附近瓦斯，并懸掛便攜儀式瓦斯檢測(cè)儀；當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)0.7%時(shí)，必須立即停止施工，待處理后再施工。

2）參加注漿人員及相關(guān)人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)本安全技術(shù)措施，保質(zhì)保量完成本次注漿任務(wù)。

3）施工過(guò)程中，要有專人負(fù)責(zé)觀察幫部及頂板情況，如有異常情況要立即停止施工。

4）打注漿孔時(shí)，嚴(yán)格按照鑿巖機(jī)操作規(guī)程進(jìn)行操作。

5）注漿管安裝必須牢固，開(kāi)泵時(shí)注漿管前方嚴(yán)禁站人，人員不得站在開(kāi)裂漿皮的巷道下，以防開(kāi)裂漿皮脫落造成傷人。

6）注漿泵要有專職泵工操作維護(hù)，注漿前必須試運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，正式注漿時(shí)，要及時(shí)提醒其他人員。

7）注漿記錄要及時(shí)、準(zhǔn)確、清晰，停止注漿或注漿結(jié)束后要及時(shí)清洗泵及注漿管路。

8）注漿完畢后一定要關(guān)閉進(jìn)漿閥閥門。

9）注漿過(guò)程中每班派專人“敲幫問(wèn)頂”，發(fā)現(xiàn)巷道內(nèi)有開(kāi)裂漿皮，必須先處理后施工，防止開(kāi)裂漿皮落下傷人。

10）施工期間，每班制定專人觀察水量變化情況，如有異常情況及時(shí)向值班隊(duì)長(zhǎng)報(bào)告并做好撤人準(zhǔn)備工作。

8 閉后注漿效果

經(jīng)過(guò)對(duì)“三軟”煤層閉后注漿，該巷道8個(gè)月來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯變化。