在分層開采中工作面向下分層過渡的注漿加固技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：對于分層開采中工作面向下分層過渡期間，注漿加固技術(shù)對控制破碎頂板、實現(xiàn)安全高效開采起到重要作用。本文分析林西礦的具體情況，結(jié)合1891中工作面實例，對注漿加固技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，收到良好效果。

關(guān)鍵詞：注漿加固技術(shù)；分層開采；下分層過渡；破碎頂板

林礦是百年老礦，隨著礦井開采年限的延長，井下煤炭資源不斷減少，為了求生存謀發(fā)展，必須進(jìn)行儲量挖潛。如何利用現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件克服困難，創(chuàng)造有利的生產(chǎn)條件，確保工作面能夠加快回采速度，實現(xiàn)連續(xù)開采，發(fā)揮正常的生產(chǎn)能力。分層開采中工作面向下分層過渡的注漿加固技術(shù)是在復(fù)雜困難的條件下是實現(xiàn)林西礦安全高效開采的重要手段。

1 注漿加固技術(shù)的概述

注漿加固法是將膠結(jié)材料配制成漿液并注入煤層或松散含砂或含裂隙的巖層、破碎帶使其固化的施工方法。目前，注漿加固技術(shù)在松軟煤層及破碎頂板，特別是在中厚及以上煤層和頂板破碎嚴(yán)重注漿優(yōu)點(diǎn)突出，通過注漿管路和井下工作面注漿孔對煤層或巖層預(yù)注漿，充分利用煤層和巖層的堅固性和巖溶裂隙的可注性，使?jié){液在注漿壓力的作用下沿著煤層和巖層裂隙擴(kuò)散、沉淀、結(jié)石，最后充填煤層和巖層裂隙，從而形成完整的注槳加固工藝流程。應(yīng)用注漿加固技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在最短的工期內(nèi)，以最低的代價，取得良好的預(yù)期效果。

2 注漿加固技術(shù)的應(yīng)用

林西礦18回采區(qū)域中1891中工作面走向殘尺0m-410m為底分層，410m-630m為頂分層，工作面回采至410m時，頂分層向底分層過渡，過渡區(qū)域煤墻及頂板遭到破壞，造成生產(chǎn)困難，制約生產(chǎn)進(jìn)度。分析研究1891中工作面下分層過渡區(qū)域的地質(zhì)條件狀況。上分層向下分層過渡線前后20m范圍內(nèi)，頂板巖石產(chǎn)生裂隙，過渡區(qū)域煤墻及頂板遭到嚴(yán)重破壞。由于受到上分層回采及現(xiàn)工作面回采的雙重影響，煤層壓力明顯增大，煤體變酥，采煤機(jī)割煤過后，煤墻失穩(wěn)片幫垮落，并向前上方延伸至工作面直接頂及老頂，老頂隨著煤墻垮落，容易造成工作面冒頂。

3 注漿加固技術(shù)的實施條件

（1）提前調(diào)整工作面?zhèn)涡保ㄏ聶C(jī)頭超前上機(jī)頭約15m），確保工作面由下至上逐步向下分層過渡，減少工作面與過渡線的揭露范圍。工作面頂板如意向下分層過渡推采，并及時對頂板破碎范圍進(jìn)行插嚴(yán)背實。

（2）加強(qiáng)風(fēng)運(yùn)兩巷超前維護(hù)管理。嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)風(fēng)運(yùn)兩巷超前支護(hù)及端頭支護(hù)，必須在保證安全出口暢通的前提下，工作面平穩(wěn)推進(jìn)。

（3）增加兩巷超前支護(hù)長度，增大支護(hù)密度，提高支護(hù)強(qiáng)度。具體將超前支護(hù)由30m增加到50m，超前范圍全部沿走向布置九尺大板并配合中柱支護(hù)頂板，確保整體支護(hù)穩(wěn)定。超前替換拱形棚子范圍，支護(hù)排距由0.8m改為0.6m，使用2塊π型鋼梁加強(qiáng)上下機(jī)頭支護(hù)。

4 注漿加固技術(shù)的方式

（1）工作面注漿加固煤墻。工作面向下分層的過渡期間，煤墻酥軟隨采隨冒， 為了保持煤墻的穩(wěn)定性，及時采取煤墻注化學(xué)漿加固措施。在準(zhǔn)備班檢修期間，在工作面煤墻破碎區(qū)域進(jìn)行多點(diǎn)同時注漿，注漿深度3m，并保證單孔注漿量充足。煤墻裂隙較多時，漿液容易從煤墻裂隙漏出，需及時更換注漿位置，使煤墻得到有效加固，穩(wěn)定性增強(qiáng)，減少了冒頂面積和冒落高度。

（2）風(fēng)運(yùn)巷超前維護(hù)注漿加固三角煤。風(fēng)運(yùn)兩巷超前維護(hù)段壓力增大，三角煤被擠壓破碎鼓起，頂板下沉明顯，π型鋼梁及巷道棚腿受擠壓彎曲，造成巷道高度寬度減小，空間縮小，π型鋼梁，腿回收困難。在風(fēng)巷超前維護(hù)段進(jìn)行注化學(xué)漿加固，每3m一個注漿孔，進(jìn)行注漿加固三角煤，過渡線前后20m全部進(jìn)行加固，三角煤得到有效控制，取得了很好的加固效果。

5 注漿加固技術(shù)的施工方法

（1）作業(yè)人員對作業(yè)范圍內(nèi)的瓦斯、頂板、煤壁及支護(hù)等進(jìn)行安全確認(rèn)，確認(rèn)無問題后方可進(jìn)入煤壁側(cè)進(jìn)行打眼作業(yè)。使用煤電鉆配合1.0m煤接桿，沿煤壁頂板每間隔5～7m打一個注漿孔（風(fēng)運(yùn)巷注漿每3m打一個注漿孔）。根據(jù)現(xiàn)場頂板情況，注漿孔深度約3.0m；傾角5o～15o。

（2） 作業(yè)人員現(xiàn)場檢驗好風(fēng)壓，連接好各種管路，將注漿泵運(yùn)至工作面作業(yè)地點(diǎn)并試運(yùn)轉(zhuǎn)注漿設(shè)備。作業(yè)人員佩戴好防護(hù)眼鏡、手套等勞動保護(hù)用品，施工現(xiàn)場必須備有一定容量的清潔用品。若打眼或注漿高度較大時，必須制作穩(wěn)固的腳手架進(jìn)行打眼和注漿作業(yè)。

（3）將封管插入煤眼，與注漿泵出漿管連接好，并備好高分子配比料，開啟風(fēng)壓開關(guān)，開啟進(jìn)漿閥門，風(fēng)壓開啟過程中由慢到適中，保持注漿泵勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，密切注意泵的壓力和吸漿量的變化，及時添加配料，并保證A（藍(lán)）、B（黑）配比為1：1.2。

（4）固化劑注漿達(dá)到12～15桶時，煤眼封口處會冒出白色配比液，工作面注漿上下5m范圍內(nèi)會在煤壁上“掛汗”，停止注漿，關(guān)閉風(fēng)管開關(guān)，關(guān)閉注漿泵閥門，摘接頭前對其釋放壓力，卸載壓力后，再拔出連接頭，然后將注漿泵運(yùn)至工作面風(fēng)運(yùn)巷安全區(qū)域。

6 注漿加固技術(shù)的安全措施

（1）固化劑注漿前應(yīng)先檢查注液設(shè)備的完好情況，發(fā)現(xiàn)問題時必須及時處理，處理好之后方可進(jìn)行下一步操作。

（2）固化劑注漿人員必須在施工影響范圍以外，遠(yuǎn)距離觀察頂板及兩幫情況。固化劑注液在操作封孔管時，嚴(yán)禁將封孔管正面面對作業(yè)人員，必須在管內(nèi)腔體壓力釋放后在開啟閥門。

（3）固化劑配液人員應(yīng)保持漿液不吸空，隨時觀察泵的吸液情況，保持兩種液的配比協(xié)調(diào)。

（4）固化劑注漿完畢后，應(yīng)立即用機(jī)油和清水對泵和管路進(jìn)行清洗，清洗時兩個吸漿管應(yīng)分別吸入機(jī)油和清水，不得混淆。

（5）固化劑液體如不慎濺到皮膚或眼睛內(nèi)時，應(yīng)立即用大量清水沖洗，必要時應(yīng)立即送醫(yī)院就診。

7 預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益

在過渡期間，1891中工作面每班產(chǎn)量由特殊條件時的2刀/日提高到6刀/日，平均日產(chǎn)增加原煤產(chǎn)量1200噸（300噸/刀），預(yù)計增產(chǎn)20400噸，過渡期間縮短了17個工作日，節(jié)省大量材料，除去注漿加固材料費(fèi)用，在相同的工力、材料投入下，預(yù)定創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)500萬。

8 結(jié)論

生產(chǎn)實踐證明，應(yīng)用注漿加固技術(shù)能及時改變圍巖的松散結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)，提高了巖體的整體強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度，提高了施工的安全可靠性，保證了回采工作面的正規(guī)循環(huán)開采，在煤礦生產(chǎn)中破碎帶施工、抬棚套修、過斷層也可應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行治理。

作者簡介：趙國峰（1984-），男，漢族，山西原平人，本科，助理工程師，研究方向：采煤。