大采高工作面深孔注漿加固方案研究

劉 鵬

(晉煤集團(tuán)長(zhǎng)平公司，山西 晉城 048000)

大采高工作面在回采期間經(jīng)常因煤體疏松導(dǎo)致片幫，片幫后支架與煤壁之間出現(xiàn)空頂，當(dāng)遇到頂板破碎區(qū)域，往往會(huì)導(dǎo)致大范圍漏矸現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。因此，加強(qiáng)大采高工作面煤壁片幫、頂板漏矸地預(yù)防與管控，對(duì)工作面安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 工程概況

長(zhǎng)平公司4322大采高工作面第二階段走向長(zhǎng)360 m，傾斜長(zhǎng)195 m，平均采高為5.73 m，煤層傾角0～6°，煤層以塊煤為主，中—細(xì)條帶狀結(jié)構(gòu)，玻璃光澤，屬光亮型煤，階梯狀斷口，裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾矸為泥巖。長(zhǎng)平公司于2019年10月-2020年1月在4322大采高工作面兩順槽向工作面煤體內(nèi)進(jìn)行了深孔注漿加固。注漿范圍在4322二切眼以外40 m停采線處，共注漿320 m。

2 深孔注漿加固實(shí)施方案

深孔注漿加固材料以P·O 42.5 級(jí)硅酸鹽水泥單液注漿材料為主，漏漿嚴(yán)重時(shí)使用水泥-水玻璃雙液漿，單液正常注漿水灰比1∶0.6～1∶1，水泥漿和水玻璃的體積比1∶0.4～1∶1，深孔注漿最大注漿壓力不小于15 MPa。

2.1 注漿鉆孔布置

鉆孔巖巷道走向分區(qū)布置，每排布置1個(gè)鉆孔，孔深100 m，分上下兩排孔，先施工底排孔，再施工頂孔，并逐排注漿加固。頂排孔距頂0.8 m，排距2.5 m；底排孔距頂2.0 m，排距2.5 m，按照“之”字型進(jìn)行布置鉆孔，每個(gè)孔分為四個(gè)循環(huán)注漿。

2.2 注漿鉆孔的施工工藝流程

利用ZDY-800鉆機(jī)進(jìn)行打孔，按設(shè)計(jì)孔位安裝鉆機(jī)，將鉆機(jī)安平穩(wěn)，第一循環(huán)使用D113 mm鉆頭，第二、三、四循環(huán)施工用D89 mm合金鉆頭進(jìn)行打孔。①第一循環(huán)：施工鉆孔深10 m，鉆孔角度0°，并安裝4寸鐵管，長(zhǎng)4 m(帶法蘭盤)，逐孔對(duì)第一循環(huán)注漿加固；②第二循環(huán)：一循環(huán)注漿結(jié)束后，按照次序?qū)γ靠锥翁卓?，鉆孔角度0°，鉆孔深度30m，并逐孔注漿加固；③第三循環(huán)：二循環(huán)注漿結(jié)束后，按照次序?qū)γ靠兹翁卓祝@孔深度60m，并逐孔注漿加固；④第四階段：三循環(huán)注漿結(jié)束后，按照次序?qū)γ靠姿拇翁卓?，鉆孔深度100m，并逐孔安裝PVC管，連接注漿管注漿加固。

每個(gè)鉆孔施工結(jié)束后，安裝D108 mm加固鐵管(一處帶法蘭盤)；第一至三循環(huán)不加裝任何管路，第四循環(huán)利用PVC管進(jìn)行連接，管與管連接使用專用封孔膠和連接套，長(zhǎng)度2 m/根，安裝長(zhǎng)度80 m。

2.3 深孔注漿加固施工工藝流程

注漿前準(zhǔn)備好材料、機(jī)具等，并對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其了解加固目的、施工工藝和要求，并掌握有關(guān)機(jī)具的操作。

2.3.1 開 孔

架設(shè)好ZDY-800鉆機(jī)，調(diào)整完鉆進(jìn)角度后，首先使用D113 mm鉆頭打孔10 m，退出鉆桿和鉆頭。

2.3.2 下套管

插入4 m長(zhǎng)D108 mm鐵套管,套管末端焊接高壓法蘭盤，至少承受12 MPa的注漿壓力，在套管與孔壁間隙用棉紗堵嚴(yán)實(shí)，用鐵絲將法蘭盤與周圍錨索、錨桿相連，防止注漿時(shí)套管被頂出。

2.3.3 固套管

采用雙液泵，通過(guò)法蘭盤進(jìn)漿口往孔內(nèi)灌注水泥-水玻璃材料，直至孔口有漿液流出為止，將套管固定牢固。

2.3.4 套孔及鉆孔鉆進(jìn)

當(dāng)施工至第二、三、四循環(huán)，打開法蘭盤，將D113 mm鉆頭更換為D89 mm打鉆鉆頭，自套筒內(nèi)繼續(xù)向前鉆進(jìn)，采用分段式注漿。

2.3.5 鉆孔清洗

穩(wěn)固機(jī)器，調(diào)試好角度對(duì)已完成鉆孔進(jìn)行清洗。

3 結(jié) 語(yǔ)

4322大采高工作面第二區(qū)段通過(guò)順槽巷道向工作面煤壁進(jìn)行深孔注漿加固后，有效提高了煤體完整程度和承載能力，減少了工作面的煤壁片幫范圍和片幫深度，為大采高工作面的安全生產(chǎn)提供了保障。4322工作面第二區(qū)段回采期間，未發(fā)生過(guò)頂板漏矸事故，平均日產(chǎn)量高達(dá)1.26萬(wàn)t，較臨近4321大采高工作面日產(chǎn)量提高了0.48萬(wàn)t，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益。