1306綜采工作面大型復(fù)合構(gòu)造帶綜合加固技術(shù)研究

曹建波

（晉煤集團(tuán)沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048000）

1 工程概況

晉煤集團(tuán)岳城煤礦位于山西省沁水縣鄭村鄉(xiāng)，本井田含煤系為石炭統(tǒng)太原組和下二疊山西組，主要開(kāi)采3#、9#、15#煤。3號(hào)煤層位于山西組下部，煤層埋藏深度145～218m。1306工作面位于三采區(qū)北部，工作面沿煤層偽傾斜方向布置，里低外高，工作面傾斜長(zhǎng)678m，走向長(zhǎng)179m，工作面煤層平均厚度4.2m，采用傾斜長(zhǎng)壁低位放頂煤一次采全高綜合機(jī)械化采煤方法，頂板管理為全部跨落法，機(jī)采厚度3.0±0.1m，放煤厚度1.2m，一刀一放，循環(huán)進(jìn)度0.6m。

在風(fēng)巷左側(cè)相鄰的1305工作面回采中，斷層破碎帶節(jié)理、裂隙發(fā)育，在機(jī)尾段、中間段、機(jī)頭段出現(xiàn)大范圍片幫冒頂現(xiàn)場(chǎng)，造成端面空頂距加大，架前頂板大面積懸空暴露，易發(fā)生冒頂現(xiàn)象。1306綜放工作面斷層和向斜在風(fēng)巷側(cè)較發(fā)育，巷道變形大，風(fēng)巷兩側(cè)煤柱和瓦斯巷工作面?zhèn)认飵褪杷擅后w破碎。F11斷層落差為2.3m，造成煤層進(jìn)一步抬起，必定會(huì)對(duì)工作面的回采造成嚴(yán)重影響。運(yùn)巷一側(cè)F9斷層破碎區(qū)對(duì)端頭煤體穩(wěn)定將產(chǎn)生不利影響。

2 綜合治理方案分析

2.1 施工方案

理論計(jì)算表明，1306工作面破碎帶對(duì)煤層和頂煤同時(shí)加固時(shí)，頂煤和直接頂下位巖層處于三向壓縮狀態(tài)，有利于保持頂煤、頂板的完整和穩(wěn)定，效果最佳；對(duì)不同層位煤體加固時(shí)，加固下位煤體，控制煤壁片幫比直接加固頂煤效果更好。

由于對(duì)1306工作面回采造成影響的連續(xù)破碎區(qū)總體走向?qū)挾容^大（距切眼100～310m），考慮破碎區(qū)特點(diǎn)，確定回采過(guò)程中對(duì)工作面內(nèi)破碎區(qū)進(jìn)行加固，工作面內(nèi)部未及時(shí)加固區(qū)域形成的架前高冒區(qū)進(jìn)行快速充填，針對(duì)不同區(qū)域確定適宜的工藝技術(shù)。

1306工作面大型復(fù)合破碎帶若同時(shí)加固下位機(jī)采煤體和頂煤，將大幅增加材料消耗和工程成本，技術(shù)可靠但經(jīng)濟(jì)不合理。工程實(shí)踐表明，煤壁片幫上部煤體垮落、架前頂板懸空暴露是導(dǎo)致架前冒頂?shù)闹饕?，確定以加固煤體的上部煤壁為主，提高下位機(jī)采煤層煤體穩(wěn)定性，達(dá)到控制頂煤、頂板的目的。注漿加固單孔材料滲透范圍大，能顯著提高破碎體的整體性，可用于各種破碎煤巖體加固，但材料消耗量大，成本高。聚氨酯木錨桿錨注加固依靠材料自身膨脹壓力使加固材料滲透到鉆孔周?chē)扑槊簬r體裂隙的一定范圍，提高破碎體的穩(wěn)定性，材料消耗少，可顯著減低工程成本。受單孔有效作用范圍限制，適用于具有一定強(qiáng)度和塊度且離層不明顯的破碎體加固。

1306工作面破碎帶不同區(qū)域煤體松散程度和塊度差異較大，超前加固區(qū)煤體松散離層，斷層帶煤體塊度小，褶曲內(nèi)部煤體塊度較大。井下試驗(yàn)確定超前加固和工作面內(nèi)部斷層帶進(jìn)行注漿加固提高煤體整體性，工作面內(nèi)部褶曲構(gòu)造區(qū)采用聚氨酯木錨桿錨注加固，提高煤壁穩(wěn)定性。

2.2 施工工藝

（1）注漿加固施工工藝。采用注漿泵將化學(xué)漿液注到煤巖體的裂隙之中，可以有效提高破碎煤巖體的完整性和強(qiáng)度。注漿加固施工工藝主要包括鉆孔、封孔、注漿3道工序。

（2）聚氨酯木錨桿錨注加固。采用機(jī)械法將聚氨酯化學(xué)加固材料灌入到鉆孔內(nèi)，利用聚氨酯化學(xué)加固材料的反應(yīng)膨脹去填充破碎煤巖體的裂隙，實(shí)現(xiàn)加固作業(yè)。加固施工工藝主要包括鉆孔、裝入錨桿及注漿塑料管、封孔、灌漿4道工序。

（3）架前高冒充填施工工藝。在架前形成的高冒空間區(qū)域位置內(nèi)，注入填充化學(xué)泡沫材料，利用化學(xué)泡沫材料的發(fā)泡能力實(shí)現(xiàn)冒頂預(yù)防。架前高冒充填施工工藝主要包括棚頂、充填2道工序。

3 應(yīng)用效果

（1）1306工作面破碎帶采用化學(xué)注漿和聚氨酯木錨桿錨注加固等不同的工藝，技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，在保證工程效果的同時(shí)，比單一化學(xué)注漿加固工程成本降低88%，日產(chǎn)量提高了14.5%，回采工效提高212%。

（2）1306工作面破碎帶加固后，保證了安全生產(chǎn)，無(wú)冒頂?shù)劝踩鹿拾l(fā)生。該技術(shù)除了在1306工作面進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用外，同時(shí)也在該煤礦1308工作面切眼刷大工程中進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，效果同樣比較理想。