在分層開采中工作面向下分層過渡的注漿加固技術的應用

摘 要：對于分層開采中工作面向下分層過渡期間，注漿加固技術對控制破碎頂板、實現安全高效開采起到重要作用。本文分析林西礦的具體情況，結合1891中工作面實例，對注漿加固技術進行應用，收到良好效果。

關鍵詞：注漿加固技術；分層開采；下分層過渡；破碎頂板

林礦是百年老礦，隨著礦井開采年限的延長，井下煤炭資源不斷減少，為了求生存謀發展，必須進行儲量挖潛。如何利用現有的生產技術條件克服困難，創造有利的生產條件，確保工作面能夠加快回采速度，實現連續開采，發揮正常的生產能力。分層開采中工作面向下分層過渡的注漿加固技術是在復雜困難的條件下是實現林西礦安全高效開采的重要手段。

1 注漿加固技術的概述

注漿加固法是將膠結材料配制成漿液并注入煤層或松散含砂或含裂隙的巖層、破碎帶使其固化的施工方法。目前，注漿加固技術在松軟煤層及破碎頂板，特別是在中厚及以上煤層和頂板破碎嚴重注漿優點突出，通過注漿管路和井下工作面注漿孔對煤層或巖層預注漿，充分利用煤層和巖層的堅固性和巖溶裂隙的可注性，使漿液在注漿壓力的作用下沿著煤層和巖層裂隙擴散、沉淀、結石，最后充填煤層和巖層裂隙，從而形成完整的注槳加固工藝流程。應用注漿加固技術，能夠實現在最短的工期內，以最低的代價，取得良好的預期效果。

2 注漿加固技術的應用

林西礦18回采區域中1891中工作面走向殘尺0m-410m為底分層，410m-630m為頂分層，工作面回采至410m時，頂分層向底分層過渡，過渡區域煤墻及頂板遭到破壞，造成生產困難，制約生產進度。分析研究1891中工作面下分層過渡區域的地質條件狀況。上分層向下分層過渡線前后20m范圍內，頂板巖石產生裂隙，過渡區域煤墻及頂板遭到嚴重破壞。由于受到上分層回采及現工作面回采的雙重影響，煤層壓力明顯增大，煤體變酥，采煤機割煤過后，煤墻失穩片幫垮落，并向前上方延伸至工作面直接頂及老頂，老頂隨著煤墻垮落，容易造成工作面冒頂。

3 注漿加固技術的實施條件

（1）提前調整工作面偽斜（下機頭超前上機頭約15m），確保工作面由下至上逐步向下分層過渡，減少工作面與過渡線的揭露范圍。工作面頂板如意向下分層過渡推采，并及時對頂板破碎范圍進行插嚴背實。

（2）加強風運兩巷超前維護管理。嚴格按標準支護風運兩巷超前支護及端頭支護，必須在保證安全出口暢通的前提下，工作面平穩推進。

（3）增加兩巷超前支護長度，增大支護密度，提高支護強度。具體將超前支護由30m增加到50m，超前范圍全部沿走向布置九尺大板并配合中柱支護頂板，確保整體支護穩定。超前替換拱形棚子范圍，支護排距由0.8m改為0.6m，使用2塊π型鋼梁加強上下機頭支護。

4 注漿加固技術的方式

（1）工作面注漿加固煤墻。工作面向下分層的過渡期間，煤墻酥軟隨采隨冒， 為了保持煤墻的穩定性，及時采取煤墻注化學漿加固措施。在準備班檢修期間，在工作面煤墻破碎區域進行多點同時注漿，注漿深度3m，并保證單孔注漿量充足。煤墻裂隙較多時，漿液容易從煤墻裂隙漏出，需及時更換注漿位置，使煤墻得到有效加固，穩定性增強，減少了冒頂面積和冒落高度。

（2）風運巷超前維護注漿加固三角煤。風運兩巷超前維護段壓力增大，三角煤被擠壓破碎鼓起，頂板下沉明顯，π型鋼梁及巷道棚腿受擠壓彎曲，造成巷道高度寬度減小，空間縮小，π型鋼梁，腿回收困難。在風巷超前維護段進行注化學漿加固，每3m一個注漿孔，進行注漿加固三角煤，過渡線前后20m全部進行加固，三角煤得到有效控制，取得了很好的加固效果。

5 注漿加固技術的施工方法

（1）作業人員對作業范圍內的瓦斯、頂板、煤壁及支護等進行安全確認，確認無問題后方可進入煤壁側進行打眼作業。使用煤電鉆配合1.0m煤接桿，沿煤壁頂板每間隔5～7m打一個注漿孔（風運巷注漿每3m打一個注漿孔）。根據現場頂板情況，注漿孔深度約3.0m；傾角5o～15o。

（2） 作業人員現場檢驗好風壓，連接好各種管路，將注漿泵運至工作面作業地點并試運轉注漿設備。作業人員佩戴好防護眼鏡、手套等勞動保護用品，施工現場必須備有一定容量的清潔用品。若打眼或注漿高度較大時，必須制作穩固的腳手架進行打眼和注漿作業。

（3）將封管插入煤眼，與注漿泵出漿管連接好，并備好高分子配比料，開啟風壓開關，開啟進漿閥門，風壓開啟過程中由慢到適中，保持注漿泵勻速運轉，密切注意泵的壓力和吸漿量的變化，及時添加配料，并保證A（藍）、B（黑）配比為1：1.2。

（4）固化劑注漿達到12～15桶時，煤眼封口處會冒出白色配比液，工作面注漿上下5m范圍內會在煤壁上“掛汗”，停止注漿，關閉風管開關，關閉注漿泵閥門，摘接頭前對其釋放壓力，卸載壓力后，再拔出連接頭，然后將注漿泵運至工作面風運巷安全區域。

6 注漿加固技術的安全措施

（1）固化劑注漿前應先檢查注液設備的完好情況，發現問題時必須及時處理，處理好之后方可進行下一步操作。

（2）固化劑注漿人員必須在施工影響范圍以外，遠距離觀察頂板及兩幫情況。固化劑注液在操作封孔管時，嚴禁將封孔管正面面對作業人員，必須在管內腔體壓力釋放后在開啟閥門。

（3）固化劑配液人員應保持漿液不吸空，隨時觀察泵的吸液情況，保持兩種液的配比協調。

（4）固化劑注漿完畢后，應立即用機油和清水對泵和管路進行清洗，清洗時兩個吸漿管應分別吸入機油和清水，不得混淆。

（5）固化劑液體如不慎濺到皮膚或眼睛內時，應立即用大量清水沖洗，必要時應立即送醫院就診。

7 預期經濟效益

在過渡期間，1891中工作面每班產量由特殊條件時的2刀/日提高到6刀/日，平均日產增加原煤產量1200噸（300噸/刀），預計增產20400噸，過渡期間縮短了17個工作日，節省大量材料，除去注漿加固材料費用，在相同的工力、材料投入下，預定創造經濟500萬。

8 結論

生產實踐證明，應用注漿加固技術能及時改變圍巖的松散結構和力學性質，提高了巖體的整體強度及抗壓強度，提高了施工的安全可靠性，保證了回采工作面的正規循環開采，在煤礦生產中破碎帶施工、抬棚套修、過斷層也可應用該技術進行治理。

作者簡介：趙國峰（1984-），男，漢族，山西原平人，本科，助理工程師，研究方向：采煤。