大采高工作面收尾回撤通道注漿加固研究

王宗貴

（山西焦煤西山煤電晉興能源有限公司斜溝煤礦，山西 呂梁033000）

關鍵字：回撤通道；巷道支護；變形量；注漿加固；圍巖控制

1 概況

斜溝煤礦作為山西焦煤一個千萬噸級的大型礦井，采掘銜接問題是制約礦井能否完成設計生產能力的重要因素。結合礦井近年來生產銜接安拆表發現，工作面收尾回撤進度是影響采掘銜接工作緊張的一項重要課題。斜溝煤礦目前主要采用了預掘回撤通道收尾回撤工藝，提高了工作面搬家回撤效率，縮短了收尾時間，但預掘回撤通道受工作面綜采工作面末采強動壓影響，巷道礦壓顯現強烈，主要表現為頂底板下沉、兩幫鼓幫、滾幫嚴重，嚴重影響著工作面收尾回撤工作，制約采掘銜接工作安排。基于此，斜溝煤礦在18205大采高工作面收尾期間對預掘回撤通道進行注漿加固工況實驗，本文整理和分析注漿工藝設計以及收尾期間的礦壓顯現規律，為今后預掘回撤通道巷道支護設計提供了科學依據。

2 回撤通道注漿加固設計研究

2.1 注漿加固設計

18205工作面位于8#煤層12采區，工作面傾斜長度平距263.7m（幫到幫），斜距267m（幫到幫），可采走向長度2840m，工作面煤層厚度平均4.7m，煤層傾角平均9.4°，18205工作面回撤通道前期已施工完成。

大采高工作面末采期間強動壓影響下對預掘回撤圍巖穩定性有較強影響，為此斜溝煤礦引進新型垛式支架支護頂板如圖1示意圖所示。同時為有效解決預掘回撤通道內工作面幫鼓幫、滾幫嚴重，既不利于巷道頂板穩定性，滾幫嚴重又導致大量煤體垮落掩埋回撤通道，因此采用對預掘回撤通道工作面幫中上部（從距底板1.5m往上至巷道頂板），進行注漿加固的方案詳見圖2。注漿孔角度45°，眼深5m，注漿孔間距根據經驗公式（1）得到：

圖1 預掘回撤通道收尾貫通示意圖

式中：γ為煤體的容重，kg/m3；h為埋深，m；δc為煤巖體平均抗壓強度，MPa；h為巷高，m。由式（1）可以得出注漿有效半徑為1.59m。

圖2 預掘回撤通道注漿孔布置圖

2.2 注漿前后數值模擬

圖3 數值模擬分析可以得出：回撤通道內回采幫注漿加固加強支護后，注漿側幫部的應力峰值出現明顯的減弱，較注漿前降低了32%。注漿后幫部煤體黏結成一個整體，高應力集中區向煤巖體深部傳遞，注漿加固方案效果顯著。

圖3 注漿前后巷道應力云圖

3 工況現場試驗

3.1 現場施工方案

基于斜溝煤礦以往收尾期間回撤通道圍巖礦壓顯現規律發現：末采期間回采動壓對回撤通道圍巖穩定性影響主要在最后50m回采范圍內。因此，注漿過早，巷道圍巖較為完整注漿效果不明顯，但注漿滯后，會導致注漿消耗量過大造成不必要的浪費，這主要因為巷道回采幫受回采強動壓擾動，圍巖逐步趨于破碎垮落狀態，會消耗大量注漿液。為此，18205工作面末采收尾期間，當回采至距回撤通道（工作面幫）50m時，開始對回撤通道進行注漿。注漿眼距底板1.5m，角度45°，眼深5m，間距1.6m。

1）回撤通道兩端口向采空區方向20m范圍、向保護煤柱方向10m范圍進行注漿；

2）回撤通道內工作面幫整體進行注漿；

3）對回撤通道內工作面幫整體進行掛網，網應封閉幫部煤體，鋪網搭接長度不低于100m m。

3.2 注漿效果分析

采用多點位移計觀測回撤通道回采幫注漿后受采動影響下圍巖變形隨時間變化情況。圖4為多點位移測量儀見。

圖4 多點位移測量儀

圖5 兩幫位移變化曲線圖

由圖5可知：

1）工作面回采至24m時注漿側回采幫變形量開始出現變化，在回采至距回撤通道9.2m時注漿側回采幫變形量開始突增。

2）8.8～4m時回撤通道內垛式支架安全閥大部分開啟泄液，支架工作阻力增至44.2～45.8MPa，回撤通道注漿側回采幫中上部（距底板1.5m往上至巷道頂板），幫部移近量較小，幫部完整。

回撤通道工作面幫中下部（從底往上0.8m～1.5m范圍內）出現了200mm～500mm范圍的滾幫，這主要是由于回撤通道工作面幫從距底板1.5m高范圍內幫部沒有注漿，該段幫部松動圈范圍內的煤體在受到高應力擠壓時，就容易發生滾幫現象，煤體內部高應力得到了釋放。

3）工作面回采至回撤通道前方4m～0m時，工作面幫部煤壁向回采工作面側逐步垮落。

4 結 論

1）18205工作面回撤通道工作面幫距底板1.5m往上至巷道頂板采用注漿工藝，該段幫部整體支護效果完整穩定直至末采貫通，注漿加固方案效果顯著。

2）現場工況試驗表明，回撤通道幫部注漿技術參數：眼深、布置方式、間距合理有效。