何曉軍 王玉嶺

（河南平禹煤電有限責(zé)任公司方山礦二1煤新井，河南許昌 461670）

1.礦井及采面概況

1.1 礦井概況

河南平禹煤電公司方山礦二1煤新井（以下簡(jiǎn)稱方山新井）位于河南省禹州市西30km方山鎮(zhèn)，南距方山鎮(zhèn)約3km。方山新井主采二1煤層，二1煤自燃性等級(jí)為Ⅲ類，屬不易自燃煤層，二1煤層煤塵爆炸指數(shù)為15.06%，屬有爆炸危險(xiǎn)的煤層，二1煤層屬于Ⅲ～Ⅳ類破壞煤體且為突出煤層，礦井為煤與瓦斯突出礦井，方山新井水文地質(zhì)類型為中等型，不受地溫條件影響，無沖擊地壓等影響。

1.2 二1-11061綜采面概況

二1-11061綜采面為放頂煤回采工藝，設(shè)計(jì)可采長度610m，傾斜長152m。二1-11061機(jī)巷、切眼沿煤層頂板施工，二1-11061風(fēng)巷為采空區(qū)沿底施工。工作面煤層標(biāo)高-18m～-53m，埋深479m～623m。該采面煤厚6.5m～11m，平均煤厚8m，煤層傾角平均為15°，煤層堅(jiān)固性系數(shù)f為0.12～0.19，透氣性差，難以抽放。可采儲(chǔ)量110萬噸。原始瓦斯含量5.7512m3/t～23.9m3/t，原始瓦斯壓力0.2MPa～0.62MPa，經(jīng)區(qū)域瓦斯治理后，實(shí)測(cè)區(qū)域內(nèi)煤層殘余瓦斯含量3.0891m3/t～5.5250m3/t，殘余瓦斯壓力0.01MPa。

2.突出煤層瓦斯治理

2.1 采面區(qū)域防突設(shè)計(jì)

礦井瓦斯治理路線為：穿層鉆孔全覆蓋預(yù)抽煤層瓦斯+水力沖孔卸壓增透措施進(jìn)行區(qū)域瓦斯治理。即在底板巖石巷內(nèi)每5.5m施工一組穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯,鉆孔終孔間距5.5m，穿過煤層進(jìn)入頂板至少0.5m，對(duì)每組穿層鉆孔全部進(jìn)行水力沖孔，沖出煤量每米煤段不得少于1t。

2.2 區(qū)域防突措施實(shí)施

在二1-11061綜采面里300m共設(shè)計(jì)108組1502個(gè)穿層水力沖孔預(yù)抽鉆孔，實(shí)際共施工穿層水力沖孔鉆孔1681個(gè)，累計(jì)總進(jìn)尺61899.5m，其中沖孔煤段21712m，沖出煤量22018.5t。

3.生產(chǎn)中采場(chǎng)存在問題

二1-11061采面采用綜采放頂煤回采工藝，突出煤層采用放頂煤工藝必須消除突出危險(xiǎn)，否則嚴(yán)禁使用。因此，區(qū)域瓦斯治理工作必須做到“真打鉆，真沖孔，真消突”。為增加煤層的透氣性，擴(kuò)大抽采半徑，進(jìn)行了大量的水力沖孔，給煤體造成了破壞，煤體酥軟。煤層的上伏巖層也受到了一定影響。在生產(chǎn)過程中，割煤時(shí)煤壁片幫，拉架時(shí)頂板漏煤嚴(yán)重，有時(shí)還伴有大塊矸石，掩埋住割煤機(jī)，造成無法正常生產(chǎn)，給安全生產(chǎn)帶來極大隱患。周期來壓時(shí)，情況更甚。

4.煤體“四位一體”預(yù)注漿加固方案

4.1 煤體“四位一體”預(yù)注漿鉆孔設(shè)計(jì)

（1）由二1-11061采面上切眼口向外40m處，在二1-11061風(fēng)巷下幫依次向外布置一組6個(gè)鉆孔，終孔間距10m。對(duì)二1-11061采煤上切眼向下20m～70m范圍頂板進(jìn)行注漿加固，如圖1-Ⅰ孔。（2）由二1-11061采面下切眼口向外40m處，在二1-11061機(jī)巷上幫依次向外40m布置一組6個(gè)鉆孔，終孔間距10m。對(duì)二1-11061采煤下切眼向上20m～70m范圍頂板進(jìn)行注漿加固，如圖1-Ⅱ孔。（3）二1-11061中間底板瓦斯抽采巷中，對(duì)卸壓抽采瓦斯?jié)舛鹊偷你@孔，改造成注漿孔，進(jìn)行反壓漿處理，如圖1-Ⅲ孔。（4）二1-11061采煤切眼內(nèi)每3架施工一個(gè)預(yù)注鉆孔，孔深20m，傾角根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，如圖1-Ⅳ孔。（5）二1-11061機(jī)風(fēng)兩巷注漿鉆孔使用ZDY-7300L型全液壓坑道鉆機(jī)，采用φ94mm鉆頭配合φ73mm×1m三棱鉆桿進(jìn)行施工。采用“兩堵兩注”囊袋式帶壓封孔工藝進(jìn)行封孔，全孔長下鐵管。

圖1 預(yù)注漿鉆孔設(shè)計(jì)圖

4.2 預(yù)注漿技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

注漿管試驗(yàn)壓力：10MPa；注漿壓力：5MPa；注漿前，必須對(duì)注漿管路進(jìn)行檢驗(yàn)、沖洗，確保管路暢通，然后對(duì)注漿管路進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力穩(wěn)定在10MPa，持續(xù)時(shí)間不得低于30min，通過耐壓試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行注漿。嚴(yán)格按照注漿順序進(jìn)行注漿，孔口壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力持續(xù)時(shí)間30min以上方可注漿結(jié)束。注漿結(jié)束后24h內(nèi)不得打開閥門，注漿完畢后要及時(shí)將管路沖洗干凈，以免堵塞管路[1]。

4.3 注漿施工方案

注漿系統(tǒng)選用地面注漿站，達(dá)到連續(xù)穩(wěn)壓的要求，注漿量供給滿足注漿加固需要。注漿材料選用普通硅酸鹽水泥；優(yōu)質(zhì)粉煤灰；白石灰；潔凈的非酸性水，按照比例進(jìn)行混合配比（根據(jù)凝固時(shí)間和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整）?？卓谧{壓力達(dá)到5MPa，持續(xù)時(shí)間為30min以上，若發(fā)現(xiàn)巷道片幫、底鼓有大量跑漿的現(xiàn)象時(shí)，或者長時(shí)間不上壓時(shí)應(yīng)及時(shí)停止注漿，進(jìn)行分析原因。

4.4 注漿安全技術(shù)保障

注漿施工過程中，注漿施工地點(diǎn)作業(yè)人員與地面注漿站工作人員要及時(shí)進(jìn)行溝通聯(lián)系，保障注漿各工序均要同地面注漿站統(tǒng)一指揮下同步實(shí)施。注漿站操作人員要嚴(yán)守漿液配比標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及技術(shù)人員的要求及時(shí)調(diào)整漿液的比重等參數(shù)，并認(rèn)真做好記錄。注漿過程中如發(fā)現(xiàn)鉆孔串漿、堵塞或鉆孔進(jìn)漿量明顯較少時(shí)，應(yīng)立即停止注漿或改注其他鉆孔，并進(jìn)行分析；當(dāng)達(dá)到注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)閉孔口閥門卸下孔口高壓膠管，及時(shí)為下一個(gè)孔注漿做好準(zhǔn)備，注漿結(jié)束的鉆孔24h內(nèi)不得打開閥門。注漿期間要巡視管路和巷道，嚴(yán)防管路漏漿或跑漿。注漿結(jié)束后，要及時(shí)將管路沖洗干凈，以免沉淀堵塞管路[2]。

5.結(jié)論

（1）通過對(duì)二1-11061采面“四位一體”預(yù)注漿加固煤體，有效解決了采面采場(chǎng)割煤期間的片幫問題，減輕了漏頂情況的發(fā)生，保證了割煤機(jī)連續(xù)正常的工作時(shí)間，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，采面產(chǎn)量得到了大幅度提升，安全生產(chǎn)有了保障。（2）注漿采用的原材料來源廣，價(jià)格廉價(jià)，煤礦企業(yè)都能夠接受。（3）通過實(shí)踐證明，依次反復(fù)循環(huán)注漿，超前回采切眼約一個(gè)周期來壓步距，注漿材料能夠充分?jǐn)D壓和凝固，效果較好。（4）注漿過程中，對(duì)漿液的稀稠濃度進(jìn)行不斷調(diào)配，可以使大量的水進(jìn)入煤體的裂隙中，起到了濕潤煤體降塵和避免煤體自燃的風(fēng)險(xiǎn)；注漿材料對(duì)煤體裂隙和頂板巖石裂隙進(jìn)行了充填加固，增加了煤體強(qiáng)度，降低了片幫和漏頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)。