高冒破碎區交岔點注漿加固支護技術與應用

鄭金平

（1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.山西三元中能煤業有限公司，山西 長治 046000）

高冒破碎區交岔點注漿加固支護技術與應用

鄭金平1，2

（1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.山西三元中能煤業有限公司，山西 長治 046000）

以山西三元中能煤業1301工作面運輸順槽交岔點為例，對巷道交岔點位置遇到大斷面高冒破碎帶及巷道穩定性破壞進行分析，采用了管棚和注漿聯合加固高冒區的施工工藝，取得顯著效果。

高冒區；管棚；注漿；加固

1 概況

三元中能煤業有限公司位于長子縣五里莊村北，設計生產能力240萬t/a，采用中央并列式立井開拓，主、副、風井筒深度分別為455.2m、482.8m、447.4m。根據《3號煤層勘探地質報告》：本井田未發現斷裂、陷落柱、巖漿巖體；構造形態總體為走向北東、傾向北西、傾角4°的單斜構造；但波狀起伏發育，并伴有寬緩褶曲。3號煤層均厚5.08m，全區穩定可采，適宜綜采低位放頂煤開采。

1301工作面運輸順槽，從一采區主皮帶巷開口，沿12°上山掘進，從一采區軌道巷下部穿過，進入3號煤層底板，且通過聯絡巷與一采區軌道巷連接；相對位置見圖1。

圖1 相對位置

為了確保施工安全高效、支護可靠穩定，1301工作面運輸順槽交岔點采用工字鋼棚支護（見圖2）。其施工方案為：先施工1301工作面運輸順槽聯絡巷至A—A處，采用錨網護頂護幫，立模澆注混凝土墩，待混凝土墩凝固后架設25號工字鋼棚1、棚2（均為雙梁并行放置）。后從一采區主皮帶巷開口施工1301工作面運輸順槽至B—B處，按0.6m棚距架設11號工字鋼，一頭采用工字鋼柱腿，一頭搭在25號工字鋼梁上；為防止側壓將棚推倒，將相互搭接梁進行焊接。最后采用噴漿支護整個交岔點。

圖2 交岔點設計支護方案

當掘進1301工作面運輸順槽聯絡巷接近混凝土墩位置時，工作面迎頭巖石變軟、并伴隨淋水，當架設25號工字鋼棚1、棚2完后，工作面迎頭出現片幫、并伴隨淋水逐漸冒頂。當冒落穩定后，采用激光測距儀測量：冒落底部成橢圓形，尖頂，長4.2m，寬3.6m，高9.7m。

2 加固方案選擇

（1）木垛接頂加固：工作面掘進至B—B處，按0.6m棚距架設11號工字鋼，采用木垛接頂至冒落處。優點：工程造價低。缺點：冒落處高度達9.7m，周邊為軟巖且有淋水，接頂過程中隨時有冒頂可能，安全不能保證。高冒區采用木垛接頂，容易造成瓦斯積聚、引發瓦斯爆炸事故。

（2）水泥漿液注漿加固：為了具備止漿條件，先進行聯絡巷的封閉，構筑止漿墻，并養護7天后，再在止漿墻上鉆孔，注入添加納米灌注劑XPM的單液水泥漿液和水泥、水玻璃漿液，將止漿墻內的空洞充填，同時與周圍破碎巖塊固結成一定強度的結石體。優點：漿液擴散半徑大，加固范圍廣。缺點：止漿墻施工困難、養護時間長、注漿時間長；注漿充填體自重大，掘進過程中可能發生整體冒落或工字鋼支護強度不足。

（3）化學漿液注漿充填和加固：工作面掘進至B—B處，按0.6m棚距架設11號工字鋼，頂部采用2吋鋼管沿巷道縱向密集布置，幫部采用木板背實，壁后用舊風筒裹嚴；采用化學漿液自下而上逐層注漿充填接頂，結合注漿加固充填層以外軟巖達到加固效果。優點：注漿操作簡單方便，固化時間短；固化物抗壓能力好，可有效承載巖層形變；可壓縮性良好，可經受任何地層運動；總造價比注水泥漿液還便宜。

綜上所述，采用化學漿液注漿充填和加固方案可行。

3 加固方案實施

（1）相關參數：①充填材料：柯地散SK—ⅡC，兩種組分A和B，發泡倍數12～18倍，發泡終止時間80s～120s。②加固材料：柯地散SK—Ⅱ，兩種組分A和B，發泡倍數1.5～2倍，發泡終止時間500s～100s。③泵：專用風動多功能泵。④動力參數：壓風0.4mPa～0.8mPa，風量不小于3m3/min。⑤儀器：可伸縮摩擦支柱、激光測距儀、便攜式瓦斯檢測儀。

（2）施工工藝：①將冒落區下方的矸石清理干凈，保證安全退路暢通。②用激光測距儀測量最后一架棚與工作面迎頭的距離，用以確定2吋鋼管的制作長度，鋼管一頭制作為尖形。③將2吋鋼管一端用大錘打入工作面迎頭，另一端搭在11號工字鋼上并固定，按0.2m間距沿巷道縱向布置，要求2吋鋼管的高度略高于巷道的掘進高度。④將舊風筒平鋪在2吋鋼管上，將周邊縫隙堵嚴。⑤在冒落區下方橫向布置兩根大板，并用可伸縮摩擦支柱支撐，以防注漿充填體壓垮鋼管。⑥在冒頂中心區垂直巷道布置4根注漿管，長度分別為3m、5m、7m、9.3m，預留注漿管上端距離冒頂區頂板0.3m～0.4m為宜，采用柯地散SK—ⅡC兩種組分A和B，按1：1自下而上逐層注漿充填接頂。⑦采用柯地散SK—Ⅱ兩種組分A和B，按1：1注漿加固充填層以外軟巖。⑧注漿結束后，采用A組分沖洗混合器和出料口10s左右。

（3）安全注意事項：①施工前及施工過程中，嚴格檢查冒落區的瓦斯濃度。②進入冒落區施工，必須堅持一人施工、一人監護頂板，發現異常情況立即撤退、處理后方可施工。③注漿過程中做好各工種的聯系工作，以防誤操作造成漿液傷人。

4 結束語

（1）保證產品保存和施工環境：在施工前最好把產品保存在15℃環境中12h以上，建議在15℃～30℃環境下施工。

（2）嚴格控制漿液配比和注漿速度：注漿前對系統進行全面檢查，確保漿液配比，注漿過程中嚴格控制注漿速度，過慢導致擴散半徑小，過快則化學反應熱大，容易導致固化物大面積碳化。

（3）排氣孔保持暢通：漿液固化過程中產生大量反應熱，排氣孔不暢通也導致固化物碳化。

[1] 周希圣，宋宏偉.國外圍巖松動圈支護理論研究概況[J].建井技術，1994(04):67-72.

[2] 周傳美，邵德勝，吳永忠.破碎頂板冒落的力學分析[J].江西煤炭科技，1996(4):26-28.

[3] 徐坤.圍巖穩定性綜合控制技術的應用[J].煤礦開采，2005，10（4）：49-51.

[4] 吳健.放頂煤開采的頂板活動規律及礦壓顯現[J].第四屆采場礦壓研討會論文集，1989.12.

Technology and Application of Intersection Grouting Support in Top-coal Collapse Areas

ZHENG Jin-ping1,2
(1.College ofmining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Shanxi Sanyuan China Energy Co.,Changzhi Shanxi 046000)

Taking an example of crossheading intersection on 1301working face of Shanxi Sanyuan China Coal Co.,its stability was studied when the intersectionmet with large section top-coal collapse areas.The combined support with pipe-roof and grouting achieved remarkable effect in the construction of the top-coal collapse areas.

top-coal collapse areas;pipe-roof;grouting;support

TD354

A

1672-5050（2012）10-0055-03

2012-06-23

鄭金平（1981—），男，山西呂梁人，在職工程碩士研究生，助理工程師，從事煤炭生產安全、企業管理工作。

徐樹文