大采高工作面收尾回撤通道注漿加固研究

王宗貴

（山西焦煤西山煤電晉興能源有限公司斜溝煤礦，山西 呂梁033000）

關(guān)鍵字：回撤通道；巷道支護(hù)；變形量；注漿加固；圍巖控制

1 概況

斜溝煤礦作為山西焦煤一個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)的大型礦井，采掘銜接問(wèn)題是制約礦井能否完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的重要因素。結(jié)合礦井近年來(lái)生產(chǎn)銜接安拆表發(fā)現(xiàn)，工作面收尾回撤進(jìn)度是影響采掘銜接工作緊張的一項(xiàng)重要課題。斜溝煤礦目前主要采用了預(yù)掘回撤通道收尾回撤工藝，提高了工作面搬家回撤效率，縮短了收尾時(shí)間，但預(yù)掘回撤通道受工作面綜采工作面末采強(qiáng)動(dòng)壓影響，巷道礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為頂?shù)装逑鲁?、兩幫鼓幫、滾幫嚴(yán)重，嚴(yán)重影響著工作面收尾回撤工作，制約采掘銜接工作安排。基于此，斜溝煤礦在18205大采高工作面收尾期間對(duì)預(yù)掘回撤通道進(jìn)行注漿加固工況實(shí)驗(yàn)，本文整理和分析注漿工藝設(shè)計(jì)以及收尾期間的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為今后預(yù)掘回撤通道巷道支護(hù)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。

2 回撤通道注漿加固設(shè)計(jì)研究

2.1 注漿加固設(shè)計(jì)

18205工作面位于8#煤層12采區(qū)，工作面傾斜長(zhǎng)度平距263.7m（幫到幫），斜距267m（幫到幫），可采走向長(zhǎng)度2840m，工作面煤層厚度平均4.7m，煤層傾角平均9.4°，18205工作面回撤通道前期已施工完成。

大采高工作面末采期間強(qiáng)動(dòng)壓影響下對(duì)預(yù)掘回撤圍巖穩(wěn)定性有較強(qiáng)影響，為此斜溝煤礦引進(jìn)新型垛式支架支護(hù)頂板如圖1示意圖所示。同時(shí)為有效解決預(yù)掘回撤通道內(nèi)工作面幫鼓幫、滾幫嚴(yán)重，既不利于巷道頂板穩(wěn)定性，滾幫嚴(yán)重又導(dǎo)致大量煤體垮落掩埋回撤通道，因此采用對(duì)預(yù)掘回撤通道工作面幫中上部（從距底板1.5m往上至巷道頂板），進(jìn)行注漿加固的方案詳見(jiàn)圖2。注漿孔角度45°，眼深5m，注漿孔間距根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（1）得到：

圖1 預(yù)掘回撤通道收尾貫通示意圖

式中：γ為煤體的容重，kg/m3；h為埋深，m；δc為煤巖體平均抗壓強(qiáng)度，MPa；h為巷高，m。由式（1）可以得出注漿有效半徑為1.59m。

圖2 預(yù)掘回撤通道注漿孔布置圖

2.2 注漿前后數(shù)值模擬

圖3 數(shù)值模擬分析可以得出：回撤通道內(nèi)回采幫注漿加固加強(qiáng)支護(hù)后，注漿側(cè)幫部的應(yīng)力峰值出現(xiàn)明顯的減弱，較注漿前降低了32%。注漿后幫部煤體黏結(jié)成一個(gè)整體，高應(yīng)力集中區(qū)向煤巖體深部傳遞，注漿加固方案效果顯著。

圖3 注漿前后巷道應(yīng)力云圖

3 工況現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)施工方案

基于斜溝煤礦以往收尾期間回撤通道圍巖礦壓顯現(xiàn)規(guī)律發(fā)現(xiàn)：末采期間回采動(dòng)壓對(duì)回撤通道圍巖穩(wěn)定性影響主要在最后50m回采范圍內(nèi)。因此，注漿過(guò)早，巷道圍巖較為完整注漿效果不明顯，但注漿滯后，會(huì)導(dǎo)致注漿消耗量過(guò)大造成不必要的浪費(fèi)，這主要因?yàn)橄锏阑夭蓭褪芑夭蓮?qiáng)動(dòng)壓擾動(dòng)，圍巖逐步趨于破碎垮落狀態(tài)，會(huì)消耗大量注漿液。為此，18205工作面末采收尾期間，當(dāng)回采至距回撤通道（工作面幫）50m時(shí)，開(kāi)始對(duì)回撤通道進(jìn)行注漿。注漿眼距底板1.5m，角度45°，眼深5m，間距1.6m。

1）回撤通道兩端口向采空區(qū)方向20m范圍、向保護(hù)煤柱方向10m范圍進(jìn)行注漿；

2）回撤通道內(nèi)工作面幫整體進(jìn)行注漿；

3）對(duì)回撤通道內(nèi)工作面幫整體進(jìn)行掛網(wǎng)，網(wǎng)應(yīng)封閉幫部煤體，鋪網(wǎng)搭接長(zhǎng)度不低于100m m。

3.2 注漿效果分析

采用多點(diǎn)位移計(jì)觀測(cè)回撤通道回采幫注漿后受采動(dòng)影響下圍巖變形隨時(shí)間變化情況。圖4為多點(diǎn)位移測(cè)量?jī)x見(jiàn)。

圖4 多點(diǎn)位移測(cè)量?jī)x

圖5 兩幫位移變化曲線圖

由圖5可知：

1）工作面回采至24m時(shí)注漿側(cè)回采幫變形量開(kāi)始出現(xiàn)變化，在回采至距回撤通道9.2m時(shí)注漿側(cè)回采幫變形量開(kāi)始突增。

2）8.8～4m時(shí)回撤通道內(nèi)垛式支架安全閥大部分開(kāi)啟泄液，支架工作阻力增至44.2～45.8MPa，回撤通道注漿側(cè)回采幫中上部（距底板1.5m往上至巷道頂板），幫部移近量較小，幫部完整。

回撤通道工作面幫中下部（從底往上0.8m～1.5m范圍內(nèi)）出現(xiàn)了200mm～500mm范圍的滾幫，這主要是由于回撤通道工作面幫從距底板1.5m高范圍內(nèi)幫部沒(méi)有注漿，該段幫部松動(dòng)圈范圍內(nèi)的煤體在受到高應(yīng)力擠壓時(shí)，就容易發(fā)生滾幫現(xiàn)象，煤體內(nèi)部高應(yīng)力得到了釋放。

3）工作面回采至回撤通道前方4m～0m時(shí)，工作面幫部煤壁向回采工作面?zhèn)戎鸩娇迓洹?/p>

4 結(jié) 論

1）18205工作面回撤通道工作面幫距底板1.5m往上至巷道頂板采用注漿工藝，該段幫部整體支護(hù)效果完整穩(wěn)定直至末采貫通，注漿加固方案效果顯著。

2）現(xiàn)場(chǎng)工況試驗(yàn)表明，回撤通道幫部注漿技術(shù)參數(shù)：眼深、布置方式、間距合理有效。