李健健
(晉城藍(lán)焰煤業(yè)股份有限公司成莊礦,山西 晉城 048000)
采煤工作面空巷的形成原因復(fù)雜,多數(shù)是由于采掘銜接變更、小窯破壞等諸多原因造成??障锏拇嬖谥苯佑绊懝ぷ髅娴恼Ia(chǎn),往往由于其形成時(shí)間較長,所處環(huán)境應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜,巷道圍巖變形嚴(yán)重,受到工作面超前支撐壓力影響,極易發(fā)生壓架、倒架,甚至出現(xiàn)頂板切斷事故[1-4]。因此,有必要采取預(yù)先加固措施對(duì)空巷區(qū)域進(jìn)行提前處理,確保工作面通過空巷期間的安全。本文針對(duì)成莊礦5314 大采高工作面過空巷的工程實(shí)例,提出空巷預(yù)注漿加固技術(shù),確保5314 工作面安全高效生產(chǎn)。
5314 大采高工作面位于成莊礦五盤區(qū)大巷以北,5312 工作面以西,北翼集中回風(fēng)巷及膠帶巷以東。5314 工作面安全回采需要對(duì)預(yù)先留設(shè)的53141巷和53146 巷之間的6 條聯(lián)絡(luò)巷及對(duì)接切眼進(jìn)行處理,尤其是53146 巷平行段與A1 橫川、對(duì)接切眼。其中,53146 巷平行段長度約為189.3 m,巷道斷面尺寸5.5 m×3.8 m;對(duì)接切眼長度約189.3 m,巷道矩形斷面尺寸8.5 m×3.8 m,局部跨度可達(dá)9.5 m。為了將空巷對(duì)工作面正常回采的影響降到最低,有必要提前對(duì)空巷影響區(qū)域進(jìn)行注漿加固處理。5314大采高工作面空巷位置圖如圖1 所示。
根據(jù)工作面空巷分布情況可知,在53146 巷與對(duì)接切眼之間存在189.3 m×89.2 m 的煤柱區(qū)域,煤柱破碎,示意圖如圖2 所示。在工作面推進(jìn)至該區(qū)域時(shí),工作面強(qiáng)烈的超前支撐壓力作用與巷道應(yīng)力集中相疊加,煤柱區(qū)域煤體及對(duì)接切眼前方煤體極度破碎,易發(fā)生嚴(yán)重的煤壁片幫、漏頂現(xiàn)象。因而有必要針對(duì)該區(qū)域制定注漿加固專項(xiàng)方案,以確保工作面通過空巷期間的安全。
圖1 5314 大采高工作面巷道布置圖
圖2 煤柱破碎區(qū)位置示意圖
圖3 注漿鉆孔布置示意圖
表1 單液材料不同齡期單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)試
注漿材料選擇單液材料,現(xiàn)場(chǎng)配制水灰比為0.6,材料在拌制后30~40 min 內(nèi)流動(dòng)性良好,漿液在2~3 h 后喪失流動(dòng)性(完全符合長距離泵送和孔內(nèi)滲透的要求),10~12 h 后完全硬化,1 d 齡固結(jié)體單軸抗壓強(qiáng)度可達(dá)20 MPa。不同齡期單軸抗壓強(qiáng)度如表1 所示。
在53146 巷巷幫及對(duì)接切眼回采側(cè)分別向煤體中布置孔深30 m、直徑42 mm 的注漿鉆孔,提前完成鉆孔施工、插管、封孔工作,待工作面推進(jìn)距空巷50 m 左右時(shí),實(shí)施注漿作業(yè)??障飪?nèi)共布置兩排注漿鉆孔,鉆孔呈“三花”布置:上排注漿鉆孔距巷道頂板1 m,鉆孔垂直煤幫打設(shè),鉆孔間距6 m;下排注漿鉆孔距巷道底板1.3 m,仰角2°,鉆孔間距6 m。巷內(nèi)施工孔深30 m 的注漿鉆孔合計(jì)194 個(gè)。注漿鉆孔布置圖如圖3 所示。
(1)在工作面過空巷的過程中,往往由于超前支撐壓力影響導(dǎo)致空巷內(nèi)出現(xiàn)片幫冒頂現(xiàn)象,嚴(yán)重的甚至發(fā)生工作面頂板切斷的事故,因而需要提前落實(shí)空巷內(nèi)部加固措施。提前在空巷工作面?zhèn)冗M(jìn)行頂板錨桿索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù),在此基礎(chǔ)上間隔布置木垛加強(qiáng)支護(hù),確保過空巷期間頂板安全。
(2)當(dāng)5314 大采高工作面距離53146 巷平行段15~20 m 左右時(shí),及時(shí)進(jìn)行工作面調(diào)斜處理,確保工作面支架分架分組進(jìn)入空巷,避免空巷壓力過大造成支架傾倒、壓死的現(xiàn)象發(fā)生。工作面與兩順槽的夾角應(yīng)保持在7°左右。頂板破碎時(shí),應(yīng)提前進(jìn)行拉架作業(yè),必要時(shí)嚴(yán)格落實(shí)帶壓移架措施。
(3)落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)管理制度,確保機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于過空巷期間現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變,對(duì)人員素質(zhì)、設(shè)備穩(wěn)定性要求較高,因而需要提前制定相關(guān)措施,確保工作面有序推進(jìn)。一是加強(qiáng)人員考勤管理,過空巷期間工資福利政策向隊(duì)組適當(dāng)傾斜;二是加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)電設(shè)備管理,過空巷前提前對(duì)重點(diǎn)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行檢修,過空巷期間應(yīng)每班設(shè)置專人對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行維護(hù),確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。
5314 工作面通過預(yù)注漿加固技術(shù),回收了工作面搬家倒面損失的煤柱資源。初步測(cè)算煤柱儲(chǔ)量在8 萬t 左右,按照每噸100 元的利潤計(jì)算,可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益800 余萬元。同時(shí),工作面搬家倒面所需人員按照每天120 人計(jì),每人280 元,施工45 d,費(fèi)用合計(jì)151.2 萬元。由此可見,采用空巷無機(jī)材料預(yù)注漿加固技術(shù),不僅安全回收煤柱資源,提高資源回收率,而且有效地緩解了礦井采掘銜接緊張的局面,產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
綜采工作面如何安全高效地通過空巷影響區(qū)域一直是影響礦井安全生產(chǎn)的難題。通過工作面過空巷無機(jī)材料預(yù)注漿技術(shù)提前對(duì)空巷區(qū)域松散圍巖進(jìn)行加固處理,提高空巷影響區(qū)域圍巖的強(qiáng)度,有效確保過空巷時(shí)采面的安全。通過空巷無機(jī)材料預(yù)注漿技術(shù)減少搬家倒面的人力物力損失,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。本次成功通過空巷區(qū)域的工程案例為類似條件下工作面過空巷積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn),有助于確保工作面安全高效生產(chǎn)。