李心愿 張 露

（河南大有能源股份有限公司石壕煤礦，河南 三門峽 472100）

石壕煤礦隸屬于河南大有能源股份有限公司，回采工藝為綜采放頂煤，掘進(jìn)工藝為沿底托頂煤掘進(jìn)。13162工作面上巷掘進(jìn)工作面前方有多條空巷且空巷內(nèi)支護(hù)早已失效，頂板完全冒落，內(nèi)有有毒有害氣體，給掘進(jìn)和支護(hù)工作造成安全隱患。

根據(jù)工程實際狀況，排除化學(xué)材料和水泥-水玻璃注漿材料，選用無機(jī)礦粉材料在迎頭提前打孔加固冒落區(qū)域。

1 工程概況

石壕煤礦13162工作面煤層厚度2～6m，平均3m左右，采用走向長壁、后退式綜合機(jī)械化放頂煤工藝，工作面回采巷道采用“U”型布置方式。巷道掘進(jìn)采用沿底留頂煤，巷道為3.6×2.5m矩形斷面，工字鋼棚支護(hù)。礦區(qū)內(nèi)原小煤窯遺留大量空巷，如圖1所示。由于空巷內(nèi)存在大量瓦斯，高分子材料聚集發(fā)熱易導(dǎo)致著火甚至瓦斯爆炸事故?？障镥e綜復(fù)雜相互貫通，水泥-水玻璃材料現(xiàn)場配比很難控制，且強(qiáng)度增長緩慢，工期難以滿足要求，最終選用無機(jī)礦粉注漿材料超前加固，其成本低，用料少，早期強(qiáng)度高，施工工藝簡單。

2 注漿方案

2.1 注漿鉆孔布置

圖1 注漿鉆孔布置示意圖

根據(jù)現(xiàn)場打鉆實際情況，成孔最大深度在6m左右，設(shè)計孔深6m，上排三個孔，仰角40°，孔間距1.3m，孔徑38mm。

孔內(nèi)插入四分鋼管作為注漿管，每節(jié)2m，共3根，第三根為花管。

2.2 注漿順序

為防止注漿過程中串孔，注漿順序為1、3、2、4、5，其中1、2、3為注漿孔，4和5作為驗證孔，如注漿效果不佳可利用驗證孔進(jìn)行補(bǔ)注。

3 注漿材料及施工工藝

3.1 注漿材料

此次注漿采用的注漿材料為雙液注漿材料，是一種新型雙液無機(jī)礦粉注漿材料，具備不自燃、無毒、無腐蝕、無污染特性，是完全環(huán)保型注漿材料，是一種快凝、早強(qiáng)型注漿材料，同時也具備較強(qiáng)的可注性，較為適合巷道破碎圍巖、采掘工作面注漿加固需要。主要性能如下：

（1）兩種材料分別與水按照1:1混合攪拌制漿，漿液在混合前，6h內(nèi)漿液不凝固、不泌水、不沉淀；

（2）兩種漿液混合后，0～5min失去流動性，5～15min完全固化；

（3）1h煤體固結(jié)抗壓強(qiáng)度5.2～5.8MPa，抗剪強(qiáng)度1.3～1.7MPa；4h煤體固結(jié)抗壓強(qiáng)度8.5～10.1MPa，抗剪強(qiáng)度1.6～1.9MPa；8h煤體固結(jié)抗壓強(qiáng)度11.8～12.9MPa，抗剪強(qiáng)度2.5～2.8MPa；粘結(jié)強(qiáng)度2MPa以上；

（4）漿液在0.5～2:1水灰比下漿體結(jié)石率可達(dá)100%；

（5）漿液擴(kuò)散范圍廣，擴(kuò)散半徑可達(dá)2～5m，可注性較好；

（6）試樣2h的強(qiáng)度能達(dá)到8～15MPa以上。

3.2 注漿系統(tǒng)

注漿系統(tǒng)如圖3所示，系統(tǒng)有兩個型號QB260氣動攪拌桶，兩個盛漿桶（可以采用廢油桶加工），一臺型號2ZBYSB50/19雙液注漿泵，以及相應(yīng)的管路和混合器組成。

圖3 注漿系統(tǒng)示意圖

3.3 封孔方法

鉆孔施工后插入四分鋼管，鋼管用接箍連接，首節(jié)鋼管兩段纏繞適量棉紗。封孔的目的是為了防止在注漿時孔口漏漿，導(dǎo)致注漿效果不佳，封孔效果直接影響注漿加固效果，封孔方法如圖4所示。

圖4 注漿封孔示意圖

3.4 注漿參數(shù)調(diào)整

正常注漿水灰比1:1，煤壁漏漿嚴(yán)重時可適當(dāng)降低水灰比，最低控制在0.7:1，達(dá)到速凝堵漏的目的；反之，可適當(dāng)增大水灰比，最高控制在2:1，達(dá)到節(jié)約材料，增大注漿半徑的目的。

注漿壓力是影響注漿效果的關(guān)鍵參數(shù)之一，一般情況下注漿壓力6～8MPa，圍巖破碎、漏漿嚴(yán)重時可適當(dāng)減低注漿壓力，可調(diào)整為4～6MPa。

4 施工組織管理

4.1 人員組織管理

（1）每班注漿施工需要4人作業(yè)，注漿泵需2人攪拌制漿，1人負(fù)責(zé)注漿泵操作，1人負(fù)責(zé)觀察注漿過程；

（2）施工人員應(yīng)佩戴護(hù)具，防止吸入粉料以及漿液濺入眼睛產(chǎn)生傷害；

（3）所有施工人員不能遠(yuǎn)離自己崗位，注漿泵操作人員負(fù)責(zé)看護(hù)注漿泵，調(diào)整注漿壓力和泵速；注漿看護(hù)人員要觀察注漿泵是否吸漿，出現(xiàn)問題及時反饋調(diào)整；

（4）交接班時需進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)交底，把設(shè)備使用情況、注漿情況、材料性能等交代清楚。

4.2 施工組織管理

（1）間隔打注漿孔，減小串孔概率；

（2）注漿壓力、泵速（流量）根據(jù)注漿情況及時調(diào)節(jié)，一般采用先小后逐步增大的方式；

（3）當(dāng)遇到漏漿情況時，采用間歇停注漿泵并采用棉紗或者棉紗蘸取封孔材料的方式在漏漿口進(jìn)行堵漏；

（4）高壓注漿膠管和注漿鋼管必須采用鏈條或鐵絲固定至巷幫上，以防止輸漿管路與注漿管的接頭脫扣傷人；

（5）拆卸管路或更換注漿孔應(yīng)遵循先泄壓后拆卸的順序，防止高壓噴射傷人；

（6）本班注漿工作結(jié)束后，對攪拌桶、注漿泵、注漿管路進(jìn)行認(rèn)真清洗，并對材料、設(shè)備、管路進(jìn)行歸置。

5 結(jié)語

（1）根據(jù)13162工作面上巷現(xiàn)場實際狀況，采用新型無機(jī)礦粉雙液材料進(jìn)行注漿加固，冒落區(qū)煤矸混合體在材料作用下膠結(jié)，頂煤強(qiáng)度及完整性大大提高，有效解決了托頂煤掘進(jìn)的難題。

（2）針對施工過程中出現(xiàn)的漏漿問題，采取間隔打孔、間歇注漿、控制材料水灰比及泵速、棉紗封堵等方法，有效解決了漏漿問題，積累了豐富的施工經(jīng)驗。

（3）注漿加固后，掘進(jìn)施工未發(fā)生頂煤冒落事故，確保了巷道有效斷面，保證快速掘進(jìn)。

（4）礦區(qū)類似工程情況較多，此次注漿實踐積累了豐富的技術(shù)和施工經(jīng)驗，創(chuàng)造了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益，推廣前景廣闊。