梅光發(fā) 郭寧遠(yuǎn) 趙健春

（山西省煤炭運(yùn)銷集團(tuán)三元古韓荊寶煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

為提升礦井生產(chǎn)、技術(shù)、安全系數(shù)等方面的綜合能力，2010年山西對(duì)一些布局不合理和安全條件差的礦井實(shí)行煤炭資源整合，相鄰的小煤窯劃到一個(gè)井田，包含之前井筒和舊巷。為確保工作面的安全生產(chǎn)，避免工作面回采接近或穿過(guò)廢棄井筒和巷道，井壁垮塌影響安全生產(chǎn)，采用充填[1-4]技術(shù)對(duì)其進(jìn)行治理已勢(shì)在必行。

1 工程背景

荊寶煤業(yè)位于山西省襄垣縣，由三荊溝煤礦、花寶溝煤礦、桃樹(shù)煤礦三個(gè)生產(chǎn)礦井及桃樹(shù)天利煤業(yè)關(guān)閉礦井及部分新增煤田兼并重組整合而成。主要開(kāi)采3#、15#煤層，開(kāi)采標(biāo)高為380m。平均傾角4～8°（圖1）。

現(xiàn)主要開(kāi)采3#煤層，目前二采區(qū)30202工作面巷道掘進(jìn)已完成，即將進(jìn)行回采，設(shè)計(jì)工作面走向長(zhǎng)度780m，傾斜長(zhǎng)度130m。為避免工作面回采穿過(guò)原花寶溝煤礦遺留回風(fēng)立井井筒和舊巷道時(shí)，上覆巖層對(duì)支架造成沖擊失穩(wěn)和井壁垮塌影響工作面的正常回采，決定采用充填技術(shù)對(duì)井筒和舊巷道進(jìn)行充填加固。

圖1 巖層柱狀圖

舊巷道貫穿工作面與30202工作面運(yùn)輸平巷與回風(fēng)平巷相連接近南北向，長(zhǎng)度130m，其東側(cè)與回風(fēng)立井井筒相連的巷道長(zhǎng)約20m（圖2）。

圖2 30202工作面平面圖

2 充填方案

考慮到安全性和成本問(wèn)題，主要是對(duì)原花寶溝煤礦的回風(fēng)立井井筒內(nèi)3#煤層頂板以上20m范圍及井下部分舊巷（30202工作面運(yùn)輸平巷與回風(fēng)平巷之間的南北向舊巷道及其東側(cè)與回風(fēng)立井井筒的連接巷）等進(jìn)行充填治理。

2.1 充填方法

在地面建立注漿站，拌制水泥粉煤灰漿液，通過(guò)注漿泵、注漿管將水泥粉煤灰漿注入巷道及井筒內(nèi)。漿液經(jīng)過(guò)固化膠結(jié)，對(duì)巷道周圍及上覆巖層形成支撐作用，阻止上覆巖層的冒落垮塌，同時(shí)防止井壁垮塌砌石掉落。

（1）井下巷道充填注漿。采用分段砌筑密閉墻和水泥粉煤灰漿液充填方式注漿相結(jié)合，先進(jìn)行巷道注漿和井筒連接處（從巷道底板充填至3#煤層頂板處，充填高度6m）注漿，然后再對(duì)貫穿工作面的巷道密閉注漿充填。

（2）井上立井井筒充填注漿（圖3）。采用水泥粉煤灰漿液壁后注漿加固充填進(jìn)行治理，僅對(duì)3#煤層頂板以上20m范圍的井筒進(jìn)行治理。

2.2 工藝流程

（1）首先進(jìn)行地面注漿系統(tǒng)（圖4）的建立；

（2）巷道砌筑（密閉墻）和井筒及巷道注漿管路鋪設(shè)；

（3）井下巷道注漿；

（4）井上井筒注漿。

圖3 井筒充填注漿

圖4 注漿系統(tǒng)平面布置示意圖

2.3 充填材料

（1）井下巷道注漿材料。水泥粉煤灰漿液水固比初步設(shè)計(jì)為1:1.1，水泥占固相20%，粉煤灰占固相80%，為加快漿液凝結(jié)速度，可添加水泥重量3%～5%的速凝劑。注漿要求其強(qiáng)度小于煤層強(qiáng)度，以便于采煤機(jī)切割順利。

（2）井上井筒注漿材料。水泥粉煤灰漿液水固比一般為1:1.0，水泥占固相30%，粉煤灰占固相70%。

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

對(duì)30202工作面支架的工作阻力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨著工作面的推進(jìn)，支架平均壓強(qiáng)曲線如圖5所示。工作面液壓支架平均壓強(qiáng)為20.2MPa左右；過(guò)空巷充填段時(shí), 工作面距空巷水平距離2m時(shí), 支架工作阻力有所上升，最大值為20.8MPa，整體增長(zhǎng)幅度不大；過(guò)回風(fēng)立井井筒時(shí)，影響范圍小，可以忽略，隨著遠(yuǎn)離空巷平均壓強(qiáng)恢復(fù)到正常值。

圖5 液壓支架平均壓強(qiáng)曲線

4 結(jié)論

30202工作面回采前，采用水泥粉煤灰漿液分別對(duì)回風(fēng)立井井筒內(nèi)3#煤層頂板以上20m范圍及井下舊巷進(jìn)行充填治理，在工藝上提出了分別進(jìn)行井下巷道充填和井上井筒充填的新方法?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，證明了充填方法能保證工作面正?；夭?。