武 濤

（潞安化工集團(tuán)蒲縣黑龍煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041204）

1 工程概況

潞安集團(tuán)黑龍煤業(yè)2103 綜采放頂煤工作面回采9+10+11 號煤，9 號煤層均厚0.8 m，10+11 號合并煤層均厚4.8 m，9 號煤層與10+11 號煤層間夾矸均厚1.6 m。工作面地面位于毛家溝村南220 m，東側(cè)為一采區(qū)三條開拓大巷，北側(cè)為實(shí)體煤，南面是已采2101 工作面，與原2101 回風(fēng)順槽之間保護(hù)煤柱30 m。所采煤層與上水平2 號煤層之間垂直距離109 m，工作面為走向布置，切眼長度190.5 m，可采長度655 m，如圖1。2103 綜放工作面回采過程中需穿越舊采破壞區(qū)，進(jìn)入該區(qū)域后工作面頂板圍巖破碎，膠帶巷圍巖失穩(wěn)破壞。為保障工作面的安全高效生產(chǎn)，設(shè)計采用超前注漿充填、加固技術(shù)。

圖1 2103 工作面巷道布置詳情

2 注漿鉆孔布置方案

2.1 工作面注漿孔布置

工作面破碎圍巖注漿深度10～15 m，孔徑Φ45 mm，工作面?zhèn)让罕谄扑閲鷰r注漿孔終孔垂直高度高于巷道頂板1.0 m，沿工作面煤壁每隔5 m 在煤幫破碎地段布置1 個注漿孔，鉆孔直徑45 mm，注漿孔布置在11 號煤層底板向上1.3 m 處，垂直于工作面煤壁以仰角9°進(jìn)行打眼，采用可接鉆桿進(jìn)行打眼，之后套入注漿套管進(jìn)行注漿。注漿孔布置如圖2。

圖2 工作面注漿鉆孔布置示意圖（m）

2.2 2103 膠帶巷實(shí)體煤幫注漿孔布置

沿順槽走向每隔5 m 在煤幫破碎地段布置2 個注漿孔，鉆孔直徑45 mm。一個注漿孔布置在底板往上1.3 m 位置，仰角5°，鉆孔深度6 m；另一個注漿孔布置在頂梁往下0.5 m 位置，仰角20°，鉆孔深度6 m。注漿孔內(nèi)埋入注漿鐵管，注漿管長3 m，外徑Φ40 mm，內(nèi)徑Φ35 mm，一端過絲，注漿孔位置、角度可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況變化隨時調(diào)整。注漿孔布置如圖3。為了保證破碎圍巖注漿效果，需要提前對順槽注漿范圍內(nèi)注漿側(cè)實(shí)體煤幫頂板松散破碎地段用工程板、木楔、編織袋等材料進(jìn)行封堵。煤幫比較完整地段，通過調(diào)整漿液濃度等手段及時封堵漏漿，達(dá)到控制冒漿、漏漿的效果。

圖3 2103 膠帶巷注漿孔布置示意圖（m）

3 注漿材料及注漿工藝

注漿材料選用鋁基高固水注漿材料，鋁基高固水注漿材料主要由A、B 兩種主要骨料構(gòu)成[1-2]，A、B 兩種組分以1:1 比例配合使用，材料本身無毒、無害、無腐蝕性。各種材料在干燥的條件下保質(zhì)期為5 個月，強(qiáng)度可據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，滿足注漿要求。其具有體積應(yīng)變較小、凝結(jié)時間易調(diào)、輸送距離不受限制等優(yōu)點(diǎn)，材料固體不收縮，具有微膨脹性。鋁基高固水注漿材料壓縮性能較好，再生強(qiáng)度高，含水率可達(dá)86%～99%，7 d 強(qiáng)度可達(dá)到最終強(qiáng)度的95%以上。

泵站布置在2103 膠帶巷距注漿點(diǎn)不大于100 m處，采用ZBYSB180/15-22 型煤礦用液壓注漿泵。A 料配1 個攪拌桶，B 料配1 個攪拌桶，攪拌桶規(guī)格：外徑1.26 mm，內(nèi)徑1.24 mm，凈高1.25 m，水位高度0.95 m。材料堆放場地布置在攪拌桶附近，輸液管路均采用內(nèi)徑32 mm 的高壓膠管，能夠承受最大壓力為15 MPa，膠管長度為高壓泵站與充填點(diǎn)之間距離的2 倍，2 個攪拌桶分別接通一路16#高壓膠管進(jìn)行供水，攪拌桶上方搭設(shè)操作平臺便于上料。

注漿作業(yè)工序：

（1）運(yùn)料。當(dāng)日所需注漿材料通過軌道巷運(yùn)至材料存放處，A 料、B 料分開放置。

（2）制漿。在A 料攪拌桶和B 料攪拌桶分別放入適量的材料和水進(jìn)行攪拌。

（3）注漿：標(biāo)記鉆孔點(diǎn)位→鉆孔作業(yè)→檢查鉆孔質(zhì)量→安裝注漿管→封孔→注漿→檢驗鉆孔。

① 標(biāo)記鉆孔點(diǎn)位：按照注漿設(shè)計方案及現(xiàn)場實(shí)際情況確定鉆孔位置。

② 鉆孔作業(yè)：采用礦用風(fēng)動鉆機(jī)配合專用注漿鉆桿在工作面垂直煤幫施工注漿鉆孔，孔徑45 mm。

③ 檢查鉆孔質(zhì)量：鉆孔施工完成后，認(rèn)真檢查是否存在塌孔、歪斜等質(zhì)量問題，合格后方能進(jìn)入下一道工序。

④ 安裝注漿管：將注漿管裝入合格的注漿孔。

⑤ 封孔：利用專用封孔材料將注漿管和孔壁間隙進(jìn)行封堵。

⑥ 注漿：首先將注漿泵、攪拌桶、注漿管通過橡膠管路連接好，然后進(jìn)行清水注漿檢查管路的密封性、連接效果，待管路不存在漏液、錯接等問題后，通過各自管路分別將A、B 料通過注漿泵注入注漿孔內(nèi)。

⑦ 檢驗鉆孔：在相鄰注漿孔之間靠頂板大約50 cm 處以仰角12°沿注漿孔方向鉆孔檢驗注漿效果，如果效果達(dá)不到要求，必須進(jìn)行二次注漿。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 工作面礦壓顯現(xiàn)特征

2103 工作面采用上述方案對前方空巷進(jìn)行充填加固后，回采期間在液壓支架上安裝監(jiān)測儀器[3-4]，整理得到靠近2103 膠帶巷一側(cè)液壓支架工作阻力的變化規(guī)律，展示較典型的結(jié)果如圖4 所示。工作面進(jìn)入和通過空巷影響區(qū)（長度150 m）時，液壓支架工作阻力在合理范圍內(nèi)波動起伏，未發(fā)現(xiàn)劇增或驟減等現(xiàn)象，周期來壓時液壓支架工作阻力為8400 kN 左右，液壓支架額定工作阻力10 000 kN，未出現(xiàn)超出其荷載能力的現(xiàn)象，表明注漿充填加固后，工作面頂板完整性、穩(wěn)定性良好。

圖4 液壓支架工作阻力變化規(guī)律

4.2 2103 運(yùn)輸巷礦壓顯現(xiàn)特征

2103 工作面回采期間，在空巷附近的運(yùn)輸巷內(nèi)布置測點(diǎn)監(jiān)測其頂板下沉量及注漿加固實(shí)體煤幫變形量，整理得到其位移量變化規(guī)律如圖5 所示。巷道頂板及實(shí)體煤幫在超前工作面約35 m 時開始變大，在距工作面35～10 m 期間，頂板和煤幫變形量基本呈直線型穩(wěn)步緩慢增大，距工作面約10 m時，變形速度明顯加快。最終頂板下沉量最大值為72～143 mm，實(shí)體煤幫內(nèi)移量最大值103～201 mm，巷道表面整體變形量較小，能夠滿足其正常使用要求，工作面順利通過空巷影響區(qū)域。

圖5 巷道表面變形規(guī)律

5 結(jié)語

依據(jù)2103 工作面前方空巷賦存特點(diǎn)，設(shè)計采用鋁基高固水注漿材料對老空巷進(jìn)行注漿充填、加固，對采煤工作面及膠帶巷實(shí)體煤幫進(jìn)行注漿孔設(shè)計。注漿改造后工作面回采經(jīng)過空巷影響區(qū)，液壓支架工作阻力未出現(xiàn)突變現(xiàn)象，周期來壓時液壓支架工作阻力約為8400 kN，未出現(xiàn)超出其荷載能力的現(xiàn)象，回采巷道頂板下沉量最大值為72～143 mm，實(shí)體煤幫內(nèi)移量最大值103～201 mm，工作面順利通過空巷影響區(qū)域。