大角度“旋轉”工作面破碎頂板仰采注漿加固技術實踐

摘 要 目前綜采工作面開采工藝已經相當成熟，但各地區煤層賦存條件不一樣，從而工作面推進過程中，不可避免的會出現“旋轉”調采、仰采、俯采等情況。大角度“旋轉”調采時，“旋轉圓點”區域頂板受支架反復支撐擠壓極易破碎。對于破碎頂板仰采工作面開采時，工作面易發生片幫、冒頂。因此大角度“旋轉”調采、破碎頂板仰采，給工作面快速推進和頂板安全管理帶來很大困難。本文以顯德汪礦1223工作面為例，主要就大角度“旋轉”調采、破碎頂板仰采工作面條件下，如何進行注漿加固進行實踐，從而總結“破碎頂板”仰采工作面頂板管理經驗。

關鍵詞 大角度“旋轉”；破碎頂板；注漿加固

中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0120-01

1 工作面概況

1.1 工作面煤層賦存情況

1223工作面位于李石崗向斜核部及兩翼。該區域地層傾角5～23°，平均15°。工作面煤層呈黑色，落煤成粉末狀及小碎塊狀。外段煤層分層，上分層煤厚0.20～1.15 m，平均0.56 m；下分層煤厚0.40～1.40 m，平均0.86 m，上下分層間距0.70～1.10 m，平均0.96 m。里段煤層結構簡單，平均2.27 m，局部含夾矸。工作面直接頂為粉砂巖，灰黑色，致密、堅硬，夾灰色的細砂巖條帶，底部含松軟的黑色泥巖，局部夾有0.1 m左右煤線。

直接頂內局部夾煤線，易冒落。平均1.38 m。

1.2 工作面布置及生產情況

工作面中部為李石崗向斜軸部，里段為俯采，在中部經93°大角度“旋轉”調采后進入外段仰采。工作面在中部大角度“旋轉”調采期間推進較慢，頂板經支架反復支撐，“旋轉圓點”及第12～40架直接頂、架前的煤巖體破碎較大，且為仰采，造成片幫、掉頂。嚴重影響了工作面正常推進。工作面推進速度跟不上，片幫后支架無法及時支護頂板，長時間空頂。形成惡性循環。給頂板安全管理帶來很大難度。

2 注漿加固原理

注漿漿液分物力和化學兩種，化學漿凝固較快。根據破碎煤巖體的特征和采煤工藝的要求，選擇PN-1高分子化學加固材料注漿加固，該注漿材料具有較高的粘合力和較好的機械性能，與地層有較強的親和力，固結體的柔韌性能承受一定的地層變形。材料注入煤、巖層以后，低粘度混合物保持幾秒鐘，滲透進細小的裂縫膨脹，產生二次壓力，將受注體更好地膠結為一個整體。使破碎圍巖得到加固，防止破碎圍巖掉落。

3 注漿參數設計

注漿設備使用BQZ20-12氣動雙液注漿泵。注漿時采用間隔注漿。

注漿位置：1223工作面調采“旋轉圓點”12-40架及其他頂板破碎處。

注漿孔布置：工作面注漿孔采用三花眼布置。眼距3 m，排距1.2 m。上排注漿孔自煤層頂板開孔，與巷道頂板成15°夾角，下排注漿孔與上排注漿孔為1.2 m，開孔垂直與煤壁（見下示意圖）。采用風動錨桿機鉆注漿孔，并配備相應長度的鉆桿和相應數量的φ32 mm鉆頭。

注漿孔參數：兩排注漿孔孔深均為6 m，孔徑φ32 mm。

注漿壓力：根據經驗，設計注漿孔終壓不大于1.5 MPa。

注漿孔口管及封孔：注漿管為φ15 m，長度為2.0 m的鋼管。每孔下兩根注漿管共4 m，一根帶花眼、一根不帶花眼。不帶花眼在孔口，且鋼管中間纏麻做為封孔，封孔段長800 mm。注漿孔里段留約2 m深裸孔。

4 注漿施工要求

1）鉆眼時，應提前處理頂板活矸，在安全的臨時支護保護情況下，方可按設計要求進行施工，保證鉆孔角度、深度。

2）保證封孔長度做到不漏漿。

3）注漿孔附近，除規定人員外，其他人不得靠近或逗留，以防發生意外事故。

4）在注漿時，漿液在距離注漿點很遠處多處漏出時，說明漿液已經充分擴散，可停止注漿。

5）鉆眼、注漿施工時人員應佩戴防護口罩、眼鏡等防護

用具。

6）非專職人員不得操作注漿泵，以免發生事故。

7）注漿時必須始終嚴密注視泵壓，關注泵況，一旦發現異常情況應立即查明原因采取有效措施，保證注漿工作順利進行。

8）整個注漿系統高壓端的聯接件必須聯接牢固。

9）未盡事宜，按《煤礦安全規程》執行。

5 注漿后仰采頂板管理

1）機組割煤后，要及時頂溜、拉架護頂，打起護幫板護幫。

2）機組割煤時，必須將煤壁割平、割直，嚴禁留有傘檐。如有傘檐、煤壁有裂隙、片幫危險時，必須及時找掉。如需打靠幫必須先停溜子，并安排一位有經驗的老工人專人觀山，確認無危險后方可作業。

3）工作面采高在保證機組正常通過的前提下與煤厚相適應，嚴禁采高過大而引起的片幫傷人事故。

4）如發生片幫要及時用單體配半圓木將頂板支護好，所打單體要雙向迎山且單體與半圓木之間要用鐵絲拴牢，煤幫用半圓木裱幫、剎緊。

5）機組割煤過程中，滾筒上、下15m范圍內嚴禁有人工作。

6）必須保證支架接頂有勁，支架初撐力不得低于24Mpa。

7）拉架時，保證支架少降、快移，帶壓移架，防止支架后仰或打滑。

8）如注漿后頂板仍破碎難以控制，可在支架頂梁上鋪金屬網防止碎巖滾落，為保證支架順利前移，頂網能順利鋪開，也可在金屬網下架走向梁，由走向梁先托住頂板，讓支架在走向梁及金屬網掩護下前移。

6 結論

通過采取注漿加固措施有效解決了1223工作面頂板破碎不穩定，完整性差，控制困難的問題，提高了頂板控制的安全系數。為工作面提供了安全可靠的保障，減少了工人打靠幫勞動強度，提高了工作效率。

參考文獻

[1]王建鵬.頂板破碎的應用化學注漿加固技術的研究[J].山西焦煤科技，2008（12）：21-24.

作者簡介

張亞強（1983-），男，漢族，本科，副科長，顯德汪礦技術規劃科。endprint

摘 要 目前綜采工作面開采工藝已經相當成熟，但各地區煤層賦存條件不一樣，從而工作面推進過程中，不可避免的會出現“旋轉”調采、仰采、俯采等情況。大角度“旋轉”調采時，“旋轉圓點”區域頂板受支架反復支撐擠壓極易破碎。對于破碎頂板仰采工作面開采時，工作面易發生片幫、冒頂。因此大角度“旋轉”調采、破碎頂板仰采，給工作面快速推進和頂板安全管理帶來很大困難。本文以顯德汪礦1223工作面為例，主要就大角度“旋轉”調采、破碎頂板仰采工作面條件下，如何進行注漿加固進行實踐，從而總結“破碎頂板”仰采工作面頂板管理經驗。

關鍵詞 大角度“旋轉”；破碎頂板；注漿加固

中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0120-01

1 工作面概況

1.1 工作面煤層賦存情況

1223工作面位于李石崗向斜核部及兩翼。該區域地層傾角5～23°，平均15°。工作面煤層呈黑色，落煤成粉末狀及小碎塊狀。外段煤層分層，上分層煤厚0.20～1.15 m，平均0.56 m；下分層煤厚0.40～1.40 m，平均0.86 m，上下分層間距0.70～1.10 m，平均0.96 m。里段煤層結構簡單，平均2.27 m，局部含夾矸。工作面直接頂為粉砂巖，灰黑色，致密、堅硬，夾灰色的細砂巖條帶，底部含松軟的黑色泥巖，局部夾有0.1 m左右煤線。

直接頂內局部夾煤線，易冒落。平均1.38 m。

1.2 工作面布置及生產情況

工作面中部為李石崗向斜軸部，里段為俯采，在中部經93°大角度“旋轉”調采后進入外段仰采。工作面在中部大角度“旋轉”調采期間推進較慢，頂板經支架反復支撐，“旋轉圓點”及第12～40架直接頂、架前的煤巖體破碎較大，且為仰采，造成片幫、掉頂。嚴重影響了工作面正常推進。工作面推進速度跟不上，片幫后支架無法及時支護頂板，長時間空頂。形成惡性循環。給頂板安全管理帶來很大難度。

2 注漿加固原理

注漿漿液分物力和化學兩種，化學漿凝固較快。根據破碎煤巖體的特征和采煤工藝的要求，選擇PN-1高分子化學加固材料注漿加固，該注漿材料具有較高的粘合力和較好的機械性能，與地層有較強的親和力，固結體的柔韌性能承受一定的地層變形。材料注入煤、巖層以后，低粘度混合物保持幾秒鐘，滲透進細小的裂縫膨脹，產生二次壓力，將受注體更好地膠結為一個整體。使破碎圍巖得到加固，防止破碎圍巖掉落。

3 注漿參數設計

注漿設備使用BQZ20-12氣動雙液注漿泵。注漿時采用間隔注漿。

注漿位置：1223工作面調采“旋轉圓點”12-40架及其他頂板破碎處。

注漿孔布置：工作面注漿孔采用三花眼布置。眼距3 m，排距1.2 m。上排注漿孔自煤層頂板開孔，與巷道頂板成15°夾角，下排注漿孔與上排注漿孔為1.2 m，開孔垂直與煤壁（見下示意圖）。采用風動錨桿機鉆注漿孔，并配備相應長度的鉆桿和相應數量的φ32 mm鉆頭。

注漿孔參數：兩排注漿孔孔深均為6 m，孔徑φ32 mm。

注漿壓力：根據經驗，設計注漿孔終壓不大于1.5 MPa。

注漿孔口管及封孔：注漿管為φ15 m，長度為2.0 m的鋼管。每孔下兩根注漿管共4 m，一根帶花眼、一根不帶花眼。不帶花眼在孔口，且鋼管中間纏麻做為封孔，封孔段長800 mm。注漿孔里段留約2 m深裸孔。

4 注漿施工要求

1）鉆眼時，應提前處理頂板活矸，在安全的臨時支護保護情況下，方可按設計要求進行施工，保證鉆孔角度、深度。

2）保證封孔長度做到不漏漿。

3）注漿孔附近，除規定人員外，其他人不得靠近或逗留，以防發生意外事故。

4）在注漿時，漿液在距離注漿點很遠處多處漏出時，說明漿液已經充分擴散，可停止注漿。

5）鉆眼、注漿施工時人員應佩戴防護口罩、眼鏡等防護

用具。

6）非專職人員不得操作注漿泵，以免發生事故。

7）注漿時必須始終嚴密注視泵壓，關注泵況，一旦發現異常情況應立即查明原因采取有效措施，保證注漿工作順利進行。

8）整個注漿系統高壓端的聯接件必須聯接牢固。

9）未盡事宜，按《煤礦安全規程》執行。

5 注漿后仰采頂板管理

1）機組割煤后，要及時頂溜、拉架護頂，打起護幫板護幫。

2）機組割煤時，必須將煤壁割平、割直，嚴禁留有傘檐。如有傘檐、煤壁有裂隙、片幫危險時，必須及時找掉。如需打靠幫必須先停溜子，并安排一位有經驗的老工人專人觀山，確認無危險后方可作業。

3）工作面采高在保證機組正常通過的前提下與煤厚相適應，嚴禁采高過大而引起的片幫傷人事故。

4）如發生片幫要及時用單體配半圓木將頂板支護好，所打單體要雙向迎山且單體與半圓木之間要用鐵絲拴牢，煤幫用半圓木裱幫、剎緊。

5）機組割煤過程中，滾筒上、下15m范圍內嚴禁有人工作。

6）必須保證支架接頂有勁，支架初撐力不得低于24Mpa。

7）拉架時，保證支架少降、快移，帶壓移架，防止支架后仰或打滑。

8）如注漿后頂板仍破碎難以控制，可在支架頂梁上鋪金屬網防止碎巖滾落，為保證支架順利前移，頂網能順利鋪開，也可在金屬網下架走向梁，由走向梁先托住頂板，讓支架在走向梁及金屬網掩護下前移。

6 結論

通過采取注漿加固措施有效解決了1223工作面頂板破碎不穩定，完整性差，控制困難的問題，提高了頂板控制的安全系數。為工作面提供了安全可靠的保障，減少了工人打靠幫勞動強度，提高了工作效率。

參考文獻

[1]王建鵬.頂板破碎的應用化學注漿加固技術的研究[J].山西焦煤科技，2008（12）：21-24.

作者簡介

張亞強（1983-），男，漢族，本科，副科長，顯德汪礦技術規劃科。endprint

摘 要 目前綜采工作面開采工藝已經相當成熟，但各地區煤層賦存條件不一樣，從而工作面推進過程中，不可避免的會出現“旋轉”調采、仰采、俯采等情況。大角度“旋轉”調采時，“旋轉圓點”區域頂板受支架反復支撐擠壓極易破碎。對于破碎頂板仰采工作面開采時，工作面易發生片幫、冒頂。因此大角度“旋轉”調采、破碎頂板仰采，給工作面快速推進和頂板安全管理帶來很大困難。本文以顯德汪礦1223工作面為例，主要就大角度“旋轉”調采、破碎頂板仰采工作面條件下，如何進行注漿加固進行實踐，從而總結“破碎頂板”仰采工作面頂板管理經驗。

關鍵詞 大角度“旋轉”；破碎頂板；注漿加固

中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0120-01

1 工作面概況

1.1 工作面煤層賦存情況

1223工作面位于李石崗向斜核部及兩翼。該區域地層傾角5～23°，平均15°。工作面煤層呈黑色，落煤成粉末狀及小碎塊狀。外段煤層分層，上分層煤厚0.20～1.15 m，平均0.56 m；下分層煤厚0.40～1.40 m，平均0.86 m，上下分層間距0.70～1.10 m，平均0.96 m。里段煤層結構簡單，平均2.27 m，局部含夾矸。工作面直接頂為粉砂巖，灰黑色，致密、堅硬，夾灰色的細砂巖條帶，底部含松軟的黑色泥巖，局部夾有0.1 m左右煤線。

直接頂內局部夾煤線，易冒落。平均1.38 m。

1.2 工作面布置及生產情況

工作面中部為李石崗向斜軸部，里段為俯采，在中部經93°大角度“旋轉”調采后進入外段仰采。工作面在中部大角度“旋轉”調采期間推進較慢，頂板經支架反復支撐，“旋轉圓點”及第12～40架直接頂、架前的煤巖體破碎較大，且為仰采，造成片幫、掉頂。嚴重影響了工作面正常推進。工作面推進速度跟不上，片幫后支架無法及時支護頂板，長時間空頂。形成惡性循環。給頂板安全管理帶來很大難度。

2 注漿加固原理

注漿漿液分物力和化學兩種，化學漿凝固較快。根據破碎煤巖體的特征和采煤工藝的要求，選擇PN-1高分子化學加固材料注漿加固，該注漿材料具有較高的粘合力和較好的機械性能，與地層有較強的親和力，固結體的柔韌性能承受一定的地層變形。材料注入煤、巖層以后，低粘度混合物保持幾秒鐘，滲透進細小的裂縫膨脹，產生二次壓力，將受注體更好地膠結為一個整體。使破碎圍巖得到加固，防止破碎圍巖掉落。

3 注漿參數設計

注漿設備使用BQZ20-12氣動雙液注漿泵。注漿時采用間隔注漿。

注漿位置：1223工作面調采“旋轉圓點”12-40架及其他頂板破碎處。

注漿孔布置：工作面注漿孔采用三花眼布置。眼距3 m，排距1.2 m。上排注漿孔自煤層頂板開孔，與巷道頂板成15°夾角，下排注漿孔與上排注漿孔為1.2 m，開孔垂直與煤壁（見下示意圖）。采用風動錨桿機鉆注漿孔，并配備相應長度的鉆桿和相應數量的φ32 mm鉆頭。

注漿孔參數：兩排注漿孔孔深均為6 m，孔徑φ32 mm。

注漿壓力：根據經驗，設計注漿孔終壓不大于1.5 MPa。

注漿孔口管及封孔：注漿管為φ15 m，長度為2.0 m的鋼管。每孔下兩根注漿管共4 m，一根帶花眼、一根不帶花眼。不帶花眼在孔口，且鋼管中間纏麻做為封孔，封孔段長800 mm。注漿孔里段留約2 m深裸孔。

4 注漿施工要求

1）鉆眼時，應提前處理頂板活矸，在安全的臨時支護保護情況下，方可按設計要求進行施工，保證鉆孔角度、深度。

2）保證封孔長度做到不漏漿。

3）注漿孔附近，除規定人員外，其他人不得靠近或逗留，以防發生意外事故。

4）在注漿時，漿液在距離注漿點很遠處多處漏出時，說明漿液已經充分擴散，可停止注漿。

5）鉆眼、注漿施工時人員應佩戴防護口罩、眼鏡等防護

用具。

6）非專職人員不得操作注漿泵，以免發生事故。

7）注漿時必須始終嚴密注視泵壓，關注泵況，一旦發現異常情況應立即查明原因采取有效措施，保證注漿工作順利進行。

8）整個注漿系統高壓端的聯接件必須聯接牢固。

9）未盡事宜，按《煤礦安全規程》執行。

5 注漿后仰采頂板管理

1）機組割煤后，要及時頂溜、拉架護頂，打起護幫板護幫。

2）機組割煤時，必須將煤壁割平、割直，嚴禁留有傘檐。如有傘檐、煤壁有裂隙、片幫危險時，必須及時找掉。如需打靠幫必須先停溜子，并安排一位有經驗的老工人專人觀山，確認無危險后方可作業。

3）工作面采高在保證機組正常通過的前提下與煤厚相適應，嚴禁采高過大而引起的片幫傷人事故。

4）如發生片幫要及時用單體配半圓木將頂板支護好，所打單體要雙向迎山且單體與半圓木之間要用鐵絲拴牢，煤幫用半圓木裱幫、剎緊。

5）機組割煤過程中，滾筒上、下15m范圍內嚴禁有人工作。

6）必須保證支架接頂有勁，支架初撐力不得低于24Mpa。

7）拉架時，保證支架少降、快移，帶壓移架，防止支架后仰或打滑。

8）如注漿后頂板仍破碎難以控制，可在支架頂梁上鋪金屬網防止碎巖滾落，為保證支架順利前移，頂網能順利鋪開，也可在金屬網下架走向梁，由走向梁先托住頂板，讓支架在走向梁及金屬網掩護下前移。

6 結論

通過采取注漿加固措施有效解決了1223工作面頂板破碎不穩定，完整性差，控制困難的問題，提高了頂板控制的安全系數。為工作面提供了安全可靠的保障，減少了工人打靠幫勞動強度，提高了工作效率。

參考文獻

[1]王建鵬.頂板破碎的應用化學注漿加固技術的研究[J].山西焦煤科技，2008（12）：21-24.

作者簡介

張亞強（1983-），男，漢族，本科，副科長，顯德汪礦技術規劃科。endprint