大采高綜放工作面注漿加固技術(shù)應(yīng)用

龔 雪

（陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦，山西 陽(yáng)泉 045008）

引言

陽(yáng)煤一礦8304 工作面（西部）位于一礦南條帶三采區(qū)中西部，北部為S8303 工作面（西部，已回采），煤柱為20 m。由于受采動(dòng)和側(cè)向支撐壓力的影響，巷道礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為頂板下沉、底鼓、兩幫移近、三角煤破碎等。根據(jù)注漿的目的、漿材性質(zhì)及造價(jià)等因素，通過調(diào)研研究決定，采用山西澳華工礦山支護(hù)科技有限公司生產(chǎn)的超強(qiáng)礦用無機(jī)材料對(duì)8304 工作面回風(fēng)巷部分地段三角煤進(jìn)行超前注漿加固。通過與化學(xué)加固材料進(jìn)行對(duì)比分析，該加固材料可實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板的有效管控，維護(hù)了三角煤區(qū)域的穩(wěn)定性，改善了動(dòng)壓巷道狀況，為工作面高效生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，是適合該礦經(jīng)濟(jì)、安全、適用的加固材料。

1 工作面生產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查

1.1 工作面四鄰采掘條件

工作面東部為本采區(qū)采區(qū)大巷，南部為S8305回采工作面（西部）（正在掘進(jìn)），西部為南北翼瓦斯聯(lián)絡(luò)巷，北部為S8303 工作面（西部）（已回采）。

1.2 巷道布置

8304 工作面（西部）采用“U+I”通風(fēng)方式，工作面共布置五條巷道：進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、低位抽采巷、走向高抽巷、切割巷。

進(jìn)風(fēng)順槽沿頂板掘進(jìn)，巷道斷面為矩形，毛高3.1 m，凈高3.0 m，毛寬5.3 m，凈寬5.0 m。采用圓鋼錨桿+W 鋼帶+金屬網(wǎng)+Φ17.8 mm×5 200 mm 補(bǔ)強(qiáng)錨索聯(lián)合支護(hù)，排距900 mm?；仫L(fēng)順槽為采空側(cè)巷道沿頂板掘進(jìn)，巷道斷面為矩形，毛高3.9 m，凈高3.8 m，毛寬5.2 m，凈寬5.0 m。支護(hù)形式為雙錨支護(hù)，采用Φ21.6 mm×5 200 mm 錨索＋Φ22 mm×2 000 mm 錨桿＋經(jīng)緯金屬網(wǎng)＋鋼帶”聯(lián)合支護(hù)，排距900 mm。

1.3 工作面回風(fēng)巷圍巖條件

工作面煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層總厚度最大6.76 m，最小6.25 m，平均煤厚6.58 m，直接頂為0.35 m 的黑色泥巖，基本頂為13.09 m 的灰色石灰?guī)r，直接底為2.95 m 的黑色泥巖，老底為6.13 m 的灰色細(xì)砂巖。

2 注漿方案

2.1 回風(fēng)順槽注漿加固范圍

回風(fēng)順槽650～850 m，共200 m，在工作面幫進(jìn)行注漿加固。

2.2 加固材料

2.2.1 材料特點(diǎn)

1）超強(qiáng)礦用無機(jī)材料是通過壓注的方法加固山體、隧道、磚墻、混凝土以及礦山煤、巖石的開裂，也可用于不流動(dòng)的砂石和其他無承載力的地面等。

2）跟傳統(tǒng)水泥漿比較：水灰比低0.28，保證注到裂隙中的是漿液，不會(huì)出現(xiàn)頂板注漿下雨?duì)顩r。

3）抗折性和剪切力高，在受到應(yīng)力或者采動(dòng)影響的情況下，保證巷道穩(wěn)固。

4）跟化學(xué)漿比較：性價(jià)比高，價(jià)格是市面上有機(jī)化學(xué)材料平均價(jià)格的1/3。超強(qiáng)礦用無機(jī)材料是無機(jī)反應(yīng)不產(chǎn)生熱量，保證井下的安全。

5）無收縮，微膨脹，高流動(dòng)性，不含氯化物。

2.2.2 材料參數(shù)

1 d 抗壓強(qiáng)度≥20 MPa；3 d 抗壓強(qiáng)度≥40 MPa；7 d 抗壓強(qiáng)度≥70 MPa；粒徑為0～0.1 mm；施工溫度為5～35 ℃。

2.2.3 注漿設(shè)備

氣動(dòng)注漿泵型號(hào)為2ZBQ-50/19，氣動(dòng)攪拌桶型號(hào)為JQW-250S；礦井壓風(fēng)為0.4～0.8 MPa；其他備件有注漿管、混合器、高壓輸料管；其他工具有氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)、Φ32 鉆頭。

2.2.4 注漿參數(shù)

1） 采用超強(qiáng)礦用無機(jī)材料，水灰質(zhì)量比為0.28∶1。

2）注漿壓力為3～5 MPa。

2.2.5 加固方案

工作面幫注漿孔布置，如圖1 所示：注漿孔沿工作面幫布置，垂直巷幫開孔，相鄰注漿孔間距4 000 mm，距巷道底板高度1 750 mm，孔深8 000 mm，封孔深度4 000 mm，采用專用封孔器封孔。

圖1 注漿孔布置圖（單位：mm）

底板治理（試驗(yàn)）如圖2、圖3 所示，底板治理采用Φ21.6 mm 的小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索+超強(qiáng)礦用無機(jī)材料注漿復(fù)合支護(hù)，錨索與注漿孔間隔布置，錨索采用Φ21.6 mm 的小孔徑預(yù)應(yīng)力錨索，長(zhǎng)度6 300 mm，間距1 500 mm，排距3 000 mm；注漿孔一排布置兩個(gè)，間距3 000 mm，排距3 000 mm，與底板夾角80°開孔?？紤]到巷道底板有3 000 mm 厚煤，煤層直接底為2 950 mm 黑色泥巖，因此孔深設(shè)計(jì)為6 000 mm，封孔深度4 000 mm，采用專用封孔器封孔。

3 施工工藝

1）實(shí)地查看注漿地點(diǎn)施工情況，配合礦方做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作。

2）把注漿泵、攪拌桶、無機(jī)材料、注漿管及配件等運(yùn)至施工地點(diǎn)。

3）準(zhǔn)備工作就緒后，接好與泵所連接的管路和混合器，試驗(yàn)泵所連接的管路是否暢通及出料比例是否合格。

4）注漿設(shè)備注漿范圍應(yīng)在10 m以內(nèi)。

5）待施工技術(shù)人員核實(shí)泵能正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，把超強(qiáng)礦用無機(jī)材料倒入攪拌桶進(jìn)行攪拌，確保每桶的攪拌時(shí)間在10 min 左右；正常施工時(shí)，確保材料按水灰質(zhì)量比為0.28∶1 予以攪拌。

6）在注漿過程中，必須注意觀察泵及注漿孔，當(dāng)泵的壓力表指示數(shù)值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或出現(xiàn)返漿現(xiàn)象，可以停止向該孔注漿，并轉(zhuǎn)移至下一注漿孔。如此循環(huán)，直至加固施工結(jié)束。

圖2 底板治理斷面圖（單位：mm）

圖3 底板治理展開圖（單位：mm）

4 應(yīng)用效果分析

通過對(duì)陽(yáng)煤一礦8304 工作面回風(fēng)巷注膠段巷道圍巖變化情況及頂?shù)装逦灰屏窟M(jìn)行觀測(cè)記錄，分析對(duì)比圍巖控制的效果，結(jié)合初始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，巷道兩幫及三角煤區(qū)域得到了基本控制，底鼓現(xiàn)象得到緩解，改善了巷道狀況，滿足了回采使用要求。

1）三角煤區(qū)域松軟破碎煤體得到加固，形成一體的加固體，圍巖的承載能力明顯提高，有效地減少了圍巖破壞變形，注漿以來，三角煤區(qū)域未發(fā)生較大破碎塌落事故。

2）注漿幫位移量明顯減少，隨工作面推進(jìn)采動(dòng)影響，幫移近量?jī)H0.2 m，較原來減少70%，巷道斷面滿足通風(fēng)和使用要求。

3）巷道底鼓得到緩解，通過底板注漿治理，底鼓量平均為0.4 m，較原來減少50%，底鼓量明顯減少，減少了整巷工程量，創(chuàng)造了良好的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。