王 偉

（晉城煤業(yè)集團趙莊煤業(yè)，山西 晉城 048000）

趙莊煤業(yè)大采高綜采工作面一般布置3～5條順槽，部分順槽保留下來為下一工作面復用。由于受地應力增大、強烈采動影響、地質構造增多等諸多不利因素影響，復用順槽變形嚴重，需要多次返修，加上趙莊煤業(yè)順槽長度超過2000m，返修工程量巨大，嚴重影響了回采效率[1-4]。注漿加固作為一種有效的主動支護手段，已在煤礦得到廣泛應用，但是復用順槽不同于大巷等靜壓巷道，其變形規(guī)律與工作面相對位置關系息息相關，需要考慮最佳注漿時機，盲目注漿加固效果事倍功半[5-7]。對此，在趙莊煤業(yè)13092復用順槽開展注漿加固工業(yè)性試驗，掌握復用順槽變形規(guī)律和注漿加固時機，為相似工程提供理論基礎。

1 工程背景

趙莊煤業(yè)13092巷為1309工作面回風順槽，全長約2340m，服務于1309和1310兩個工作面，目前1309工作面正在回采當中，1310工作面尚未回采。1309工作面走向長度2340m，傾向長度220m，煤層厚度4.7m，采用一次采全高后退式開采方法。巷道與工作面位置關系見圖1。

13092巷上方偽頂為0.74m厚泥巖，直接頂為3.7m厚砂質泥巖，老頂為0.65m厚細粒砂巖，直接底為1.1m厚細粒砂巖，老底為3.5m厚砂質泥巖。頂板上方30m為不穩(wěn)定軟弱巖層，工作面回采一次垮落高度大，動載系數約為2，礦壓顯現(xiàn)明顯，對巷道影響強烈。

圖1 13092巷與工作面位置關系圖

2 復用順槽變形規(guī)律及最佳注漿時機分析

2.1 變形規(guī)律

在13092復用順槽切眼前方400m位置，向外布置5組表面位移測點和幫部離層測點，每組間隔50m。根據巷道圍巖變形速度與工作面位置關系，發(fā)現(xiàn)復用順槽變形具有明顯的滯后性和劇烈性，并具有較明顯的分區(qū)規(guī)律（測點在工作面前方為正，在工作面后方為負）：

1）初始影響區(qū)：50m～-200m。采動影響不明顯，兩幫收縮量不足150mm，頂底板幾乎無變化，兩幫收斂速度約4mm/d，頂板、兩幫外觀完整，煤體內部裂隙發(fā)育不明顯；

2）劇烈影響區(qū)：-200m～-800m。采動影響強烈，兩幫收縮量800mm，收斂速度超過12mm/d，最大20mm/d，頂板下沉量200mm，底鼓量600mm。頂板變形量大出現(xiàn)破碎，需要架棚支護，巷幫鼓出不均勻，兩幫網兜嚴重；

3）穩(wěn)定區(qū)：-800m后方區(qū)域。頂板活動結束，采動影響趨于緩和，兩幫收縮量300mm，頂板下沉量50mm，出現(xiàn)緩慢底鼓。兩幫最終變形量1200mm，最終巷寬3.8m；頂板下沉量250mm，底鼓800mm，起底后最終巷高4.1m，斷面小于要求的17m2，不能滿足下一工作面使用，需要返修。

幫部離層觀測發(fā)現(xiàn)，離層在幫部深度范圍0～12m均有分布，其中 0～2.5m占比 30%，2.5m～6.5m占比40%，6.5m～8.5m占比20%，8m～12m占比10%。說明離層主要在淺部0～8m分布。淺部0～2.5m處于密集錨桿支護范圍內，主要為巖石碎脹變形；2.5m～6.5m為錨桿錨索中間范圍，離層量較大，出現(xiàn)大量錨索斷裂、脫錨失效現(xiàn)象；6.5m～8m處于錨索支護范圍之外，出現(xiàn)較大離層，表明淺部0～6.5m出現(xiàn)整體鼓出；8m～12m位于深部，變形受淺部巖層約束，為極限平衡區(qū)范圍，離層量較小。

2.2 各分區(qū)可注性分析

1）初始影響區(qū)：50m～-200m。與工作面前方50m以外相比，裂隙、離層逐漸發(fā)育，裂隙導通，有利于注漿，但注漿量較小。

2）劇烈影響區(qū)：-200m～-800m。巷道圍巖變化速度快，裂隙快速擴展，貫通性好，注漿量大，而且隨著新裂隙不斷快速產生，同一區(qū)域復注仍能較大量注漿。

3）穩(wěn)定區(qū)：-800m后方區(qū)域。新的裂隙基本不再產生，巷道圍巖進入相對平衡穩(wěn)定狀態(tài)，但仍能夠較大量注漿。

2.3 最佳注漿時機

目前，復用順槽變形量大的主要原因包括：前期支護強度不足造成劇烈影響區(qū)變形量過大，原有支護破壞；經歷劇烈影響區(qū)后，圍巖產生大量新的裂隙，穩(wěn)定區(qū)裂隙得不到及時加固，巷道持續(xù)變形。針對以上變形原因，加固應分兩步，一次超前注漿加固控制圍巖持續(xù)變形與二次滯后注漿加固控制圍巖大裂隙。一次超前注漿加固應在初始影響區(qū)內進行，此區(qū)域裂隙貫通性提高，可注性提高，但注漿量較小，避免了材料浪費，包括注漿和錨索補強；滯后注漿在穩(wěn)定區(qū)內進行，對經過劇烈動壓影響的區(qū)域產生的大裂隙進行注漿加固，頂板壓力基本穩(wěn)定，加固后不會產生新的變形。

3 注漿加固方案設計

3.1 超前注漿加固

采用4m、8.5m兩個孔深交替布置。4m孔用于封堵淺部錨桿孔等裂隙，8.5m孔用于加固錨索錨固段范圍，均垂直于煤幫。如圖2所示。

注漿材料選用晉煤集團技術研究院研發(fā)的聯(lián)邦加固（雙液）材料，材料1～3min失去流動性，5～10min終凝，2h強度10MPa以上，有利于堵漏和注漿后及時錨索補強。

圖2 注漿鉆孔布置示意圖

3.2 滯后注漿加固

滯后注漿在穩(wěn)定區(qū)域進行。采用12m一個孔深進行加固，鉆孔上、下排矩形布置，下排孔開孔高度距離底板2m，仰角0°，上排孔開孔高度距離底板3m，仰角5°孔深12m，孔徑42mm。鉆孔布置方式如圖3所示。

圖3 注漿鉆孔布置示意圖

注漿材料選用晉煤集團技術研究院研發(fā)的聯(lián)邦加固（單液）超細注漿材料，材料20～30min失去流動性，可以保證較深鉆孔下漿液在裂隙中充分擴散，60～80min 初凝，360min～480min 終凝，1d 強度16MPa以上，3d強度25MPa以上，加固后能夠顯著提高圍巖強度。

3.3 注漿量統(tǒng)計

1）一次超前注漿4m孔平均單孔注漿量0.2t，8m孔平均單孔注漿量0.5t；

2）二次滯后注漿12m孔平均單孔注漿量1t。

注漿量表明初始變形區(qū)超前注漿量較小，節(jié)約了材料，針對穩(wěn)定區(qū)劇烈影響區(qū)產生的大量裂隙的滯后注漿，注漿量得到顯著提高。

4 注漿效果監(jiān)測及分析

為對注漿效果進行考察對比，在13092復用順槽布置表面位移監(jiān)測站對巷道圍巖變形情況進行監(jiān)測。巷道圍巖變形情況與未注漿加固前對比見圖4。

圖4 巷道變形曲線

從圖4中可以看出：注漿加固后巷道兩幫最終變形量600mm，對比巷道未注漿區(qū)域，巷道兩幫變形量減少40%左右，在劇烈影響區(qū)域兩幫移近速率明顯減緩；其中初始影響區(qū)變形量約為120mm，占比20%，劇烈影響區(qū)變形量約為450mm，占比75%，穩(wěn)定區(qū)變形量約為30mm，占比5%；注漿加固后巷道頂底板移近量500mm，對比未注漿加固區(qū)域減少37%左右，在劇烈影響區(qū)域頂底板移近速率明顯得到減緩；其中，初始影響區(qū)變形量約為40mm，占比8%，劇烈影響區(qū)變形量約為380mm，占比76%，穩(wěn)定區(qū)變形量80mm，占比16%。注漿加固后最終巷寬4.4m，起底后最終巷高4.3m，斷面超過19m2。本次注漿加固，圍巖變形得到有效控制，表明注漿加固方案和時機的合理性，注漿加固后的復用巷道完全可以滿足下一工作面正常使用。

5 結 論

1）趙莊煤業(yè)大采高工作面復用順槽變形具有明顯的滯后性和劇烈性，變形量極大，未加固區(qū)域不能滿足下一工作面使用。

2）大采高工作面復用順槽分區(qū)規(guī)律明顯，在分析變形規(guī)律、離層分布、可注性的基礎上，設計了合理的超前注漿和滯后注漿加固方案。

3）通過對復用巷道進行二次注漿加固，注漿加固效果表明：注漿加固后巷道兩幫最終變形量600mm，對比巷道未注漿區(qū)域，巷道兩幫變形量減少40%左右；注漿加固后巷道頂底板移近量500mm，對比未注漿加固區(qū)域減少37%左右。圍巖變形得到有效控制，節(jié)約了返修成本，注漿加固后的復用巷道完全可以滿足下一工作面正常使用。