長、短壁注漿加固技術在復采工作面中的應用

郭 鋒 馬 超 閆春來

（山東省兗州市大統礦業有限公司，山東 濟寧 272100）

1 概況

大統礦業有限公司主采山西組3 煤層，F9305工作面為首個復采放頂煤工作面，布置在原9311面東半部遺煤區域。工作面沿3 煤底板布置，標高-152.6～-195.5 m，工作面為仰采，近水平開采。工作面軌道順槽長728.1 m，運輸順槽長726.7 m，切眼長84.5 m，采用走向長壁采煤法、綜合機械化放頂煤回采工藝，自然垮落法處理采空區。

2 順槽長壁注漿加固方案

2.1 運順鉆孔注漿方案

F9305 工作面推進至松散煤體區域，工作面7#～15#支架附近（原9311 面下順槽附近）為采空區邊緣，隨著工作面向前推進，7#～15#支架始終位于9311 下順槽區域，煤巖體松散破碎，局部漏矸，頂板存在裂隙、空硐，頂板管理較為困難。為確保F9305 工作面回采施工安全，在F9305 運順施工注漿長鉆孔，對原9311 下順槽附近松散煤巖體進行注漿改造、頂板超前固化處理[1-2]。

（1）設計鉆孔共28 個，施工位置為運順巷道回采一側，單層孔設計。鉆孔施工采用幫部錨桿鉆機，第一處鉆孔距煤壁約8.5 m，后續每組鉆孔間隔約8.5 m 布置。開孔位置位于底板上約1.5 m，傾角17°～42°，注漿管或花管長4～7 m。具體鉆孔位置、個數、參數等可根據現場實際情況調整，孔深必須穿透原采空區。

（2）鉆孔打設完畢后，下設1 寸或其他合適配套注漿管，最前端為尖狀花形管。下設完畢后，將孔口與孔壁之間的間隙用棉紗或水泥封堵嚴密，不注漿期間孔口采取封堵措施。

（3）注漿管安設完畢后，采用BW-150 型泥漿泵壓注水泥漿（現場儲備水玻璃備用），在料筒內配置水泥溶液，使用注漿泵將漿體壓入預注區域。

（4） 水泥溶液的水與水泥的重量比100:50～80；以上漿液的配比濃度根據現場情況進行調整。

（5）注漿以固化頂板為目的，每孔注漿量不少于4 t，若起壓時，壓力臨近約1.5 MPa時停止注漿。

2.2 軌道鉆孔注漿方案

工作面推進至距F9305 工作切眼約160 m 位置將揭露9311 輔助順槽（與工作面煤壁斜交，位于松散煤體邊緣三角區域），回采至450 m 位置揭露原9311 重停產回撤重開切眼位置（與工作面煤壁平行，屬于松散煤體邊緣三角區域）。以上巷道均沿底煤布置，與F9305 工作面切眼基本位于同一水平。另F9305 工作面回采期間需通過F10、F66 斷層（見表1），為減少冒頂程度，防止出現潰水、潰砂事故，決定提前對F9305 面斷層、老巷、停產回撤位置施工注漿鉆孔注漿改造頂板。

表1 F10、F66 斷層情況表

（1） 設計鉆孔共18 個，參數詳見表2 和表3。

表2 注漿充填破碎帶、老巷鉆孔參數表

表3 注漿固化斷層鉆孔參數表

（2）使用ZDY1200S 型鉆機施工注漿鉆孔，然后往鉆孔內下設注漿管，連接好各管路，使用2ZBQ-30 礦用氣動注漿泵壓注水泥漿。注漿量不受限制，以起到充填、固化的作用為基礎。若起壓，壓力達到1.5 MPa 時停止注漿。

（3）水泥漿配比為水:水泥=1:1～3:1（質量比），具體配比根據現場壓注情況調整水泥漿的濃度或添加一定比例水玻璃。

3 煤壁短壁注漿加固方案

F9305 綜放工作面回采過程中， 工作面溜尾68#、69#位置（工作面與軌順相交的端頭）壓力相對集中，受工作面周期來壓、初次來壓影響，工作面中部至機尾支架前頂板變差造成抽冒現象發生。局部抽冒至頂板砂巖后，工作面壓力變小，煤體變正常，此現象一般持續2～3 d。為有效解決以上問題，采取煤壁短壁注漿加固（圖1）。

圖1 F9305 軌道順槽短壁注漿孔及管縫式錨桿布置圖（mm）

（1）F9305 軌順頂板距回采側肩窩0.5～1.0 m（也可回采側肩窩以下）打設注漿孔注漿固化煤體，注漿孔間距0.8～1.0 m，垂直煤壁并與水平面約15°（在回采側肩窩以下施工時角度與水平呈60°～70°）。注漿管深度3～5 m，花管長度1.5～4 m，注漿效果不好時花管可代替管縫式錨桿加固頂板使用，并根據注漿效果及時調整注漿打設角度、深度、間距等參數。

（2）每孔壓注水泥量不少于3 袋(若起壓臨近1.5 MPa 時停止注漿，工作面出漿后及時更換注漿孔注漿）。當注漿量少于2 袋時，需在距原孔不大于1 m 位置補打眼注漿。

（3）在工作面生產期間利用每日早班時間，對工作面內頂板破碎區域施工注漿孔進行超前注漿，注漿孔距離底板約2.0 m，打孔間距不大于5 m（特別破碎區域不大于4 m），垂直于煤壁并與水平面30°～60°。

（4）F9305 軌順回采側肩窩位置超前打設管縫式錨桿，垂直于工作面煤壁并與水平面呈0～10°為宜，角度最大不得大于15°。管縫式錨桿外露部分不得大于100 mm。

4 治理效果

未采取相應措施之前，工作面溜尾68#、69#支架位置（工作面與軌順相交的端頭）、工作面8#架至20#架段(工作面內原9311 面運順采空區連緣區)，以及在初次周期來壓及周期來壓時，工作面一直有片幫現象，局部區域架前抽冒較嚴重，嚴重影響生產。

采取長壁注漿加固及打設管縫式錨桿處理措施后，工作面67#～69#架、8#～20#架段抽冒現象得到控制，現基本無抽冒情況發生。工作面中部段（從兩順槽加固不到的區域）短壁注漿固化頂板，煤壁與頂板均無抽冒，頂幫穩定，兩順槽注漿加固與工作面短壁注漿加固有效提高了施工效率和安全性。