鄒青林

（山西煤炭運(yùn)銷(xiāo)集團(tuán)四通煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041000）

由于煤礦深部開(kāi)采條件復(fù)雜，工作面回采過(guò)程中會(huì)遇到復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶，如褶皺、節(jié)理、斷層等，如果不能及時(shí)處理，直接影響回采工作面的正常推進(jìn)，影響礦井安全生產(chǎn)。因此，工作面回采過(guò)程中安全、快速地通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶，既能提高礦井的回采速率，又能對(duì)礦井的回采安全提供保障。

1 工作面概況

4206綜采面為四通礦四采區(qū)接替工作面，位于四采區(qū)膠帶下山（90～270m）位置西側(cè)，工作面北部、南部均為實(shí)體煤，西部為本礦礦界，東部為四采區(qū)膠帶下山。在推進(jìn)至900m位置時(shí)，揭露一條斷層，方位角330°，傾角65°，落差2.5m。該斷層線與工作面推進(jìn)方向斜交，走向與工作面斜交角度較小，造成工作面4#～30#支架間同時(shí)揭露，斷層帶附近煤巖體松散破碎，直接頂裂隙發(fā)育，局部發(fā)生冒頂，造成上覆基本頂巖體冒落嚴(yán)重，尤其在17#～24#支架間最嚴(yán)重，影響了工作面正?；夭蛇M(jìn)度和安全生產(chǎn)。

2 工作面過(guò)斷層技術(shù)方案

（1）根據(jù)4206綜采面遇斷層構(gòu)造帶時(shí)地質(zhì)條件特征，同時(shí)對(duì)比參考相似回采面過(guò)斷層時(shí)采用的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，決定選擇化學(xué)注漿加固材料固特瓏（GN-4型）進(jìn)行加固來(lái)解決斷層煤巖體控制問(wèn)題，使用馬浮因（MF-2型）來(lái)充填生成固結(jié)假頂保護(hù)層，保證安全、順利控制冒頂范圍，實(shí)現(xiàn)快速推進(jìn)。

（2）17#～24#支架間，為保證處理冒頂出渣、調(diào)整支架工況施工的安全進(jìn)行，需對(duì)支架頂梁前方、上方的破碎頂板實(shí)施固特瓏注漿加固，馬浮因充填形成再生膠結(jié)假頂支護(hù)層2～3m厚，增強(qiáng)支架上方煤巖體的整體性和抗壓強(qiáng)度，保證支架調(diào)架、出矸過(guò)程中頂板不垮落或減少垮落。

（3）4#～30#支架間，對(duì)煤壁打孔注漿，使支架斜上方及正前方破碎、裂隙帶填充、粘結(jié)加固，控制支架前方頂板冒落長(zhǎng)度，防止工作面推進(jìn)時(shí)頂板大范圍垮落和冒頂。注漿傾斜長(zhǎng)度40m（4#～30#支架），每次注漿深度為4m。

3 注漿技術(shù)要求

3.1 鉆孔布置

根據(jù)4206綜采面斷層構(gòu)造地質(zhì)特征，對(duì)工作面煤壁及頂板破碎區(qū)域注漿固特瓏（GN-4型）粘結(jié)、加固，對(duì)頂板冒落部分，支架上方人工已無(wú)法背頂時(shí)，在支架上方1～4m位置注漿馬浮因（MF-2型）充填形成3m厚的固結(jié)假頂保護(hù)層。

在4#～30#支架下布置兩排注漿鉆孔，要求上排鉆孔布置距工作面煤壁頂板0.5m，垂直煤壁與水平方向呈50°～60°仰角，下排鉆孔布置距上排鉆孔垂直距離0.5m，垂直煤壁與水平方向呈15°～25°仰角。鉆孔深度均為4m，孔徑均為Ф28mm，間距均為3～4m，上排孔和下排孔呈“三花”眼交錯(cuò)布置。在17#～24#支架間，頂板冒落、懸空，人工無(wú)法背頂部分，垂直頂板注漿馬浮因（MF-2型）。如圖1所示。

當(dāng)破碎段支架間冒頂嚴(yán)重、高度有限、作業(yè)空間狹窄、不具備注漿作業(yè)條件時(shí)，采取兩端側(cè)向注漿、出矸調(diào)架過(guò)程中間歇穿插注漿作業(yè)等措施來(lái)保證注漿加固效果。通過(guò)注漿粘結(jié)加固，使裂隙發(fā)育破碎頂板整體性得到加強(qiáng)，從而減少垮落程度，確保工作面正常推進(jìn)。

圖1 4#～30#支架間注漿孔布置示意圖

3.2 注漿壓力

根據(jù)4206綜采面破碎頂板及煤巖體的承受注漿壓力能力，結(jié)合回采面實(shí)際供風(fēng)風(fēng)量及供風(fēng)風(fēng)壓，設(shè)計(jì)注漿壓力為4MPa。

3.3 注漿擴(kuò)散半徑

在實(shí)際注漿時(shí)，根據(jù)工作面斷層構(gòu)造破碎帶漿液滲透情況、注漿壓力，結(jié)合調(diào)整注漿漿液的凝結(jié)速率，以確保實(shí)際注漿擴(kuò)散半徑大于1.5m。

3.4 注漿量

根據(jù)工作面地質(zhì)裂隙發(fā)育破碎程度及頂板冒落情況，單孔注漿預(yù)計(jì)700～800kg。

3.5 注漿順序

采用隔排順序鉆孔注漿，即先施工1#、3#、5#、7#、…，后施工 2#、4#、6#、8#…。

4 注漿材料

根據(jù)4206綜采面遇斷層構(gòu)造帶時(shí)地質(zhì)條件特征，同時(shí)對(duì)比參考相似回采面過(guò)斷層時(shí)采用的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，選用化學(xué)注漿材料馬浮因（MF-2型）和固特瓏（GN-4型）。

馬浮因（MF-2型）和固特瓏（GN-4型）均為雙液1:1混合熱聚反應(yīng)而成高分子化學(xué)聚合物，其滲透性、防滲水、抗靜電等特性較好，不易腐蝕，反應(yīng)溫度較低，粘結(jié)程度及機(jī)械性能較好，且均具有較強(qiáng)的抗壓能力。馬浮因（MF-2型）能夠充填高冒區(qū)，形成固結(jié)再生假頂保護(hù)層，使支架能夠接實(shí)頂板，控制上覆老頂巖體冒落。固特瓏（GN-4型）和破碎煤巖能夠較快的粘結(jié)形成固結(jié)體，加強(qiáng)破碎煤巖整體性，使煤壁片幫、破碎頂板冒落得到有效控制，確保割煤后液壓支架正常推進(jìn)支護(hù)。

5 注漿設(shè)備

注漿鉆孔采用風(fēng)動(dòng)錨桿鉆機(jī)配備相應(yīng)數(shù)量1.5m、1.2m六棱鉆桿、Φ28mm鉆頭打眼。采用QB6C型氣動(dòng)高壓雙液注漿泵進(jìn)行封孔、注漿，并配備Φ12mm出漿管和18m長(zhǎng)Φ25mm高壓進(jìn)風(fēng)管路。

通過(guò)高壓管路供風(fēng)，直到注漿加固迎頭，接頭規(guī)格為Φ25mm高壓管，從外口接出Φ25mm供水管，并接好閥門(mén)。根據(jù)工作面破碎頂板及煤巖體的承受注漿壓力能力，實(shí)際供風(fēng)風(fēng)量和供風(fēng)壓力應(yīng)滿足注漿需求，要求風(fēng)量不少于3m3/min，風(fēng)壓不小于0.5MPa。

6 結(jié) 論

經(jīng)采用注漿加固改造方案后，4206綜采面斷層冒頂區(qū)的基本頂巖體得到有效控制，松軟破碎的煤巖體膠結(jié)為一體，工作面機(jī)組滾筒切割之后、移架之前，減少了直接頂板垮落。同時(shí)，形成的假頂可以有效支撐頂板，增強(qiáng)回采面破碎煤巖體整體強(qiáng)度，保證回采工作面正常推進(jìn)，安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益得以明顯提高。