綜采工作面順槽破碎帶注漿加固技術(shù)應(yīng)用

王曉亞

（汾西礦業(yè)集團(tuán)高陽煤礦，山西 孝義 032300）

在煤礦綜采工作面當(dāng)中，順槽破碎帶產(chǎn)生冒落的影響因素相對比較復(fù)雜，其中由于受到復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造因素的影響，比如開采工作面產(chǎn)生斷層、褶皺、裂隙問題等，會造成頂板和地板位置的圍巖結(jié)構(gòu)破碎程度不斷升高，出現(xiàn)巷道頂板局部受力不均勻進(jìn)而產(chǎn)生網(wǎng)包情況。另一種是受到工作面的掘進(jìn)工作擾動，頂板位置的受力變化程度相對較高，受到上述兩種因素的影響，會造成綜采工作面巷道產(chǎn)生比較嚴(yán)重的冒落情況。傳統(tǒng)形式下放頂煤工作面順槽巷道如果產(chǎn)生比較嚴(yán)重的破碎帶情況下，通常煤礦開采工作單位會使用鋪網(wǎng)，對表面進(jìn)行二次加固和防護(hù)處理工作面回采巷道破碎帶范圍之內(nèi)，工作面和安全出口的三角區(qū)域破碎帶頂幫受力條件無法進(jìn)行有效控制，進(jìn)而會形成冒落情況，通過采取注漿加固處理方法，可以對這些問題進(jìn)行有效控制。

1 綜采工作面情況

某綜采工作面煤層結(jié)構(gòu)整體為單斜構(gòu)造，煤層的平均厚度大小為9.25 m，煤層傾角范圍在3°～9°之間。開采工作面高度范圍在3.3～3.5 m 之間，工作面長度為245 m，順槽總長度2 850 m。在放頂煤工作面過斷工作期間，膠帶順槽和輔運(yùn)順槽兩個(gè)位置，前后區(qū)域的巷道頂幫位置破碎程度相對較高，巷道鋼帶的邊角位置的錨桿和網(wǎng)片出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞，同時(shí)網(wǎng)片的拉扯變形情況比較嚴(yán)重，很多位置產(chǎn)生網(wǎng)包情況。在綜采工作面的推進(jìn)工作過程中，受到超前應(yīng)力作用和影響，液壓單體支柱結(jié)構(gòu)在支護(hù)點(diǎn)位上沒有起到應(yīng)有的防護(hù)和支撐作用，進(jìn)而造成巷道部分出現(xiàn)比較嚴(yán)重的漏頂問題，影響到整個(gè)綜采工作面的開采工作安全性。基于巷道斷層附近區(qū)域破碎帶存在的不完整性，有效提出使用液態(tài)化學(xué)黏接材料對其進(jìn)行加固處理，同時(shí)在斷層破碎帶的初期和裂隙剛剛發(fā)育的情況下，提前使用注漿黏接加固處理工作方法，并且使用液態(tài)化學(xué)加固材料，對開采工作面兩幫位置破碎帶進(jìn)行充分加固處理，有效保證整個(gè)煤礦開采工作的安全性和穩(wěn)定性。

2 注漿加固施工方案

有效結(jié)合本次綜采工作面的地質(zhì)條件情況和開展工作環(huán)境展開全面的前期勘察工作，并且對開采工作面順槽破碎帶注漿加固設(shè)計(jì)工作內(nèi)容進(jìn)行明確，同時(shí)對整個(gè)綜采工作面臨的治理工作效果進(jìn)行監(jiān)測和分析。

2.1 加固工作方案設(shè)計(jì)

首先，在本次開采工作面兩條順槽巷道斷層位置，所處區(qū)域的接漏破碎帶進(jìn)行事先打眼處理，同時(shí)為了有效提高注漿加固處理工作效果，需要對注漿孔的位置進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)定，并且嚴(yán)格依照事先制定好的施工參數(shù)來進(jìn)行控制（見圖1）。基于工作周期以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)造工作情況，注漿孔的深度大小設(shè)置為10 m，擴(kuò)散半徑大小為3 m，根據(jù)頂板破碎區(qū)域頂幫破碎疊合區(qū)域，以及分幫部破碎區(qū)域的受力條件情況，將注漿孔之間的間距大小進(jìn)行有效控制。在項(xiàng)目工程施工過程中根據(jù)幫頂破碎程度，有效縮短注漿孔的間距大小。通常情況下，注漿孔距離、頂板距離控制在1.5～2.5 m 之間，實(shí)際注漿工作壓力設(shè)定為2 MPa[1]。

圖1 工作面情況

2.2 注漿加固施工要求

放頂煤工作面破碎帶在注漿加固工作過程中，需要保證破碎帶初期裂隙剛剛出現(xiàn)的情況下，需要提前針對性的進(jìn)行注漿加固處理工作，同時(shí)還需要對巷道頂幫產(chǎn)生的嚴(yán)重破碎區(qū)域位置進(jìn)行確認(rèn)，有效保證注漿加固工作位置的精確性，控制注漿總量防止出現(xiàn)一些不穩(wěn)定性問題，需要基于前期的地質(zhì)條件勘察以及礦體壓力，監(jiān)測參數(shù)信息進(jìn)行分析，對巷道位置產(chǎn)生破碎的圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)勘察，并且結(jié)合圍巖結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作情況，有效開展注漿加固處理工作，需要合理設(shè)置注漿孔的施工配置，同時(shí)保證注漿孔的深度大小符合工程施工要求。在工作面安全出口位置，如果產(chǎn)生頂幫破碎帶的情況下，必須要及時(shí)對其進(jìn)行注漿加固處理，有效保證整個(gè)工作面的快速向前推進(jìn)。因?yàn)椋瑐鹘y(tǒng)形式下所使用的木垛直接接頂?shù)忍幚矸椒ǎ瑫苯佑绊懙秸麄€(gè)綜采工作面的推進(jìn)工作速率，進(jìn)而造成工作面的超前支撐壓力位置產(chǎn)生變化，工作面繼續(xù)向前推進(jìn)過程中，所形成的冒頂問題范圍也在快速擴(kuò)大，最終很有可能會出現(xiàn)壓架垮塌等問題，更嚴(yán)重會出現(xiàn)人身安全事故。在不考慮工作面存在的支撐壓力重合問題的影響條件下，工作面超前支撐需要距離煤礦巷道內(nèi)壁4～8 m 距離，相當(dāng)于2.0～3.5 倍的回采高度，實(shí)際影響工作范圍控制在40～60 m 之間，一少部分可以達(dá)到60～80 m，通常注漿孔的深度控制在8 m 左右[2]。

2.3 注漿加固材料選擇

注漿加固施工材料需要保證強(qiáng)度更高、材料固化速度更快，同時(shí)具有較強(qiáng)的滲透性特點(diǎn)，現(xiàn)階段比較常用的注漿加固材料，從性質(zhì)方面可以將其分為三種形式，第一種屬于物理混合形式，第二種屬于復(fù)合反應(yīng)型形式，第三種屬于本質(zhì)安全形式的產(chǎn)品。在本次注漿材料使用工作過程中，選用的是超聚混凝土注漿施工材料，該材料不但具有無機(jī)材料的優(yōu)勢，同時(shí)也有著有機(jī)材料的使用特點(diǎn)，通過該材料的使用有效解決了有機(jī)高分子材料在反應(yīng)過程中溫度過高，以及穩(wěn)定性較差等方面的缺點(diǎn)，同時(shí)也解決了無機(jī)材料黏接性能較差以及成型強(qiáng)度偏低等方面的缺陷。同時(shí)這種加固材料在使用過程中，具有較強(qiáng)的流動性和滲透性特點(diǎn)，在材料的固化時(shí)間和抗壓強(qiáng)度上可以進(jìn)行有效調(diào)整，在本次綜采工作面順槽破碎在加固處理工作中應(yīng)用效果非常明顯[3]。

2.4 注漿加固處理工作情況分析

在本次綜采工作面順槽破碎帶加固處理工作過程中，對于注漿施工工藝與普通的化學(xué)注漿施工方法基本保持相同，在注漿過程中主要是以打眼、安裝注漿管、封孔以及清洗注漿泵等幾個(gè)重要操作流程來加以實(shí)施。在現(xiàn)場進(jìn)行加固工作過程中，具有以下幾個(gè)方面工作特性：

1）隨著煤礦開采工作面臨的不斷向前推進(jìn)，圍巖地質(zhì)構(gòu)造更加復(fù)雜，同時(shí)工作面的順槽壓力大小也在出現(xiàn)一定的變化，在注漿工作過程中需要保證循環(huán)不間斷開展，相鄰的兩個(gè)循環(huán)注漿施工深度大小需要控制在1 m 以上。

2）需要實(shí)時(shí)性觀察煤礦礦道破碎帶的圍巖結(jié)構(gòu)整體受力狀態(tài)以及穩(wěn)定性情況，如果產(chǎn)生受力不穩(wěn)定性問題需要及時(shí)改變注漿孔的設(shè)計(jì)工作方法，對注漿施工處理方式進(jìn)行合理調(diào)整。

3）每一個(gè)循環(huán)注漿加固施工的間距大小，需要始終和綜采工作面的超前支撐壓力大小保持相同，避免出現(xiàn)受壓程度不同而產(chǎn)生安全隱患，為了有效保證注漿加固工作的安全性和穩(wěn)定性，需要合理使用工作面檢查班工作模式，合理安排注漿加固時(shí)間和注漿加固方法。

4）對于順槽巷道內(nèi)部可能出現(xiàn)的順槽生嚴(yán)重的破碎問題，必須要提前對其進(jìn)行加固和控制，如果產(chǎn)生嚴(yán)重的冒落問題會對后續(xù)的注漿加固工作形成較大的影響，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)霈F(xiàn)巷道坍塌等嚴(yán)重的安全隱患，對整個(gè)項(xiàng)目工程施工的順利進(jìn)行造成嚴(yán)重影響[4]。因此，需要根據(jù)注漿加固施工段的煤礦巷道圍巖結(jié)構(gòu)條件，對中放冒頂注漿施工方法進(jìn)行確認(rèn)，通過使用超聚混凝土材料進(jìn)行注漿加固處理，同時(shí)對最終的架構(gòu)工作效果進(jìn)行監(jiān)測和分析。在經(jīng)過動態(tài)注漿加固處理工作之后，本次煤礦開采工作面斷層破碎帶區(qū)域的圍巖結(jié)構(gòu)和煤體結(jié)構(gòu)之間可以進(jìn)行有效銜接，整體的加固效果非常明顯，可以有效保證煤礦巷道的結(jié)構(gòu)完整性和安全性，有效防止破碎在區(qū)域產(chǎn)生嚴(yán)重的漏頂事故，保證整個(gè)煤礦開采工作的安全穩(wěn)定開展[5]。

3 結(jié)語

在本次煤礦綜采工作面注漿加固處理工作過程中，通過采取動態(tài)注漿加固處理工作方法，有效解決圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的冒頂片幫問題，保證整個(gè)綜采工作面開展工作的安全穩(wěn)定推進(jìn)實(shí)現(xiàn)較高的應(yīng)用工的價(jià)值，對實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦區(qū)開采工作的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益打下重要的基礎(chǔ)。