綜采工作面過斷層破碎帶加固技術

鄒青林

（山西煤炭運銷集團四通煤業有限公司，山西 臨汾 041000）

由于煤礦深部開采條件復雜，工作面回采過程中會遇到復雜地質構造帶，如褶皺、節理、斷層等，如果不能及時處理，直接影響回采工作面的正常推進，影響礦井安全生產。因此，工作面回采過程中安全、快速地通過地質構造帶，既能提高礦井的回采速率，又能對礦井的回采安全提供保障。

1 工作面概況

4206綜采面為四通礦四采區接替工作面，位于四采區膠帶下山（90～270m）位置西側，工作面北部、南部均為實體煤，西部為本礦礦界，東部為四采區膠帶下山。在推進至900m位置時，揭露一條斷層，方位角330°，傾角65°，落差2.5m。該斷層線與工作面推進方向斜交，走向與工作面斜交角度較小，造成工作面4#～30#支架間同時揭露，斷層帶附近煤巖體松散破碎，直接頂裂隙發育，局部發生冒頂，造成上覆基本頂巖體冒落嚴重，尤其在17#～24#支架間最嚴重，影響了工作面正常回采進度和安全生產。

2 工作面過斷層技術方案

（1）根據4206綜采面遇斷層構造帶時地質條件特征，同時對比參考相似回采面過斷層時采用的技術經驗，決定選擇化學注漿加固材料固特瓏（GN-4型）進行加固來解決斷層煤巖體控制問題，使用馬浮因（MF-2型）來充填生成固結假頂保護層，保證安全、順利控制冒頂范圍，實現快速推進。

（2）17#～24#支架間，為保證處理冒頂出渣、調整支架工況施工的安全進行，需對支架頂梁前方、上方的破碎頂板實施固特瓏注漿加固，馬浮因充填形成再生膠結假頂支護層2～3m厚，增強支架上方煤巖體的整體性和抗壓強度，保證支架調架、出矸過程中頂板不垮落或減少垮落。

（3）4#～30#支架間，對煤壁打孔注漿，使支架斜上方及正前方破碎、裂隙帶填充、粘結加固，控制支架前方頂板冒落長度，防止工作面推進時頂板大范圍垮落和冒頂。注漿傾斜長度40m（4#～30#支架），每次注漿深度為4m。

3 注漿技術要求

3.1 鉆孔布置

根據4206綜采面斷層構造地質特征，對工作面煤壁及頂板破碎區域注漿固特瓏（GN-4型）粘結、加固，對頂板冒落部分，支架上方人工已無法背頂時，在支架上方1～4m位置注漿馬浮因（MF-2型）充填形成3m厚的固結假頂保護層。

在4#～30#支架下布置兩排注漿鉆孔，要求上排鉆孔布置距工作面煤壁頂板0.5m，垂直煤壁與水平方向呈50°～60°仰角，下排鉆孔布置距上排鉆孔垂直距離0.5m，垂直煤壁與水平方向呈15°～25°仰角。鉆孔深度均為4m，孔徑均為Ф28mm，間距均為3～4m，上排孔和下排孔呈“三花”眼交錯布置。在17#～24#支架間，頂板冒落、懸空，人工無法背頂部分，垂直頂板注漿馬浮因（MF-2型）。如圖1所示。

當破碎段支架間冒頂嚴重、高度有限、作業空間狹窄、不具備注漿作業條件時，采取兩端側向注漿、出矸調架過程中間歇穿插注漿作業等措施來保證注漿加固效果。通過注漿粘結加固，使裂隙發育破碎頂板整體性得到加強，從而減少垮落程度，確保工作面正常推進。

圖1 4#～30#支架間注漿孔布置示意圖

3.2 注漿壓力

根據4206綜采面破碎頂板及煤巖體的承受注漿壓力能力，結合回采面實際供風風量及供風風壓，設計注漿壓力為4MPa。

3.3 注漿擴散半徑

在實際注漿時，根據工作面斷層構造破碎帶漿液滲透情況、注漿壓力，結合調整注漿漿液的凝結速率，以確保實際注漿擴散半徑大于1.5m。

3.4 注漿量

根據工作面地質裂隙發育破碎程度及頂板冒落情況，單孔注漿預計700～800kg。

3.5 注漿順序

采用隔排順序鉆孔注漿，即先施工1#、3#、5#、7#、…，后施工 2#、4#、6#、8#…。

4 注漿材料

根據4206綜采面遇斷層構造帶時地質條件特征，同時對比參考相似回采面過斷層時采用的技術經驗，選用化學注漿材料馬浮因（MF-2型）和固特瓏（GN-4型）。

馬浮因（MF-2型）和固特瓏（GN-4型）均為雙液1:1混合熱聚反應而成高分子化學聚合物，其滲透性、防滲水、抗靜電等特性較好，不易腐蝕，反應溫度較低，粘結程度及機械性能較好，且均具有較強的抗壓能力。馬浮因（MF-2型）能夠充填高冒區，形成固結再生假頂保護層，使支架能夠接實頂板，控制上覆老頂巖體冒落。固特瓏（GN-4型）和破碎煤巖能夠較快的粘結形成固結體，加強破碎煤巖整體性，使煤壁片幫、破碎頂板冒落得到有效控制，確保割煤后液壓支架正常推進支護。

5 注漿設備

注漿鉆孔采用風動錨桿鉆機配備相應數量1.5m、1.2m六棱鉆桿、Φ28mm鉆頭打眼。采用QB6C型氣動高壓雙液注漿泵進行封孔、注漿，并配備Φ12mm出漿管和18m長Φ25mm高壓進風管路。

通過高壓管路供風，直到注漿加固迎頭，接頭規格為Φ25mm高壓管，從外口接出Φ25mm供水管，并接好閥門。根據工作面破碎頂板及煤巖體的承受注漿壓力能力，實際供風風量和供風壓力應滿足注漿需求，要求風量不少于3m3/min，風壓不小于0.5MPa。

6 結 論

經采用注漿加固改造方案后，4206綜采面斷層冒頂區的基本頂巖體得到有效控制，松軟破碎的煤巖體膠結為一體，工作面機組滾筒切割之后、移架之前，減少了直接頂板垮落。同時，形成的假頂可以有效支撐頂板，增強回采面破碎煤巖體整體強度，保證回采工作面正常推進，安全生產和經濟效益得以明顯提高。