邢東礦矸石充填工作面注漿技術的研究與應用

摘要：矸石充填工作面注漿技術的應用大大提高了工作面矸石充填體的抗壓強度，彌補了矸石充填工作面上下巷充填及工作面過斷層時充填不接頂、不密實的缺點，提高了工作面的充填率，改善了矸石充填工作面的充填效果。

關鍵詞：矸石充填 工作面 注漿技術

矸石充填工作面注漿技術是在矸石充填工作面充填矸石后，再對工作面進行注漿的技術，技術研究成功后，將大大提高矸石充填體的抗壓強度，彌補矸石充填工作面過斷層時充填不接頂、不密實的缺點，改善工作面上下巷充填效果，提高矸石充填工作面的整體充填效果，對我礦建下采煤有著非常重要的意義。

1 工作面注漿材料的選擇

為找到理想注漿材料，我們參觀調研了邢臺煤礦，他們注漿起初用的粉煤灰，后期換成了超高水充填材料。回礦后，我們選出了三種材料為試驗材料，分別為粉煤灰、水泥、高水。通過試驗，我們得出以下結論：三種材料和矸石充分混合后，超高水充填材料和矸石的混合最好，混合體承壓強度最大。故最終選取超高水材料為矸石充填工作面的注漿材料。

2 注漿方式及設備的選擇

注漿材料確定為超高水材料后，相應的注漿方案有兩個：一是由地面注漿站制漿，直接將注漿管路接通至12212矸石充填工作面，通過地面注漿站制漿、注漿；另一個是在井下自制超高水注漿設備，在12212矸石充填工作面現場制漿、注漿。對比兩方案，方案一機動性弱，適合注漿量大的注漿方式，方案二機動性強，適合注漿量小的注漿方式。結合矸石充填工作面實際注漿需要，我們選取方案二為注漿最終方案。

方案選定后，我們選取井下普通注漿泵為動力設備，自制兩個攪拌桶和一個混合桶為材料攪拌、混合設備。經過第一次現場實際注漿后，我們隊設備進行了改動，注漿泵動力設備不變，加大了攪拌桶和混合桶的尺寸，并自制了超高水材料井下配比工具，方便井下注漿料的搭配。改進后的設備一次制漿可達到0.5m3，一個班注漿最高可達25m3。

3 工作面注漿材料的配比

工作面注漿材料選為超高水材料后，第一個問題就是材料如何配比。超高水材料有4中單料，分別是A料、AA料、B料、BB料，四種材料的配比不能比照地面注漿站對井下高水充填工作面的配比，畢竟注漿設備，注漿條件大不一樣。如何配比材料，才能達到理想效果是我們研究的重要議題。通過多次配比試驗及實際注漿試驗，我們得出了矸石充填工作面的最佳注漿配比：水灰比為8：1，配料比A：B：AA：BB=1：1：0.15：0.01。此種配比的材料保證了注漿料的流動性，使其可以充分的在矸石空隙流動，達到理想的注漿效果。

4 注漿管路在工作面的布置

工作面管路如何布置才能達到最理想的注漿效果是我們研究項目的一項重要研究內容。注漿前，我們在工作面布置了一趟4吋卡箍聯接花管。花管吊掛在矸石充填支架后尾梁處，隨著矸石的充填將花管埋近矸石充填區域。推進到一定距離后（后面介紹推進距離的確定），即對工作面進行注漿。

首次注漿，我們發現了這樣布置管路的諸多弊端，為此我們也做了多處改進：第一，注漿管的選取，老式4吋卡箍管聯接處很容易折斷，而管路是埋在充填矸石里的，后期支架搗實矸石時肯定對管路有作用力，聯接強度不符合要求。故我們重新選擇普通4吋用法蘭聯接的管作為注漿管。第二，注漿花管在工作面的布置，工作面完全選用注漿花管很容易造成漿體只流向壓力小的地方，即靠近上下巷矸石充填不密實的地方，由此工作面的注漿壓力增大到一定程度，漿體都從上下巷的縫隙處跑了出來。為此我們改變了工作面注漿花管的布置，由以前的工作面全部布置花管改為4架到27架布置花管，工作面下端頭即運輸巷前四架不布置注漿管，通過注漿壓力靠漿體自己留到下巷，工作面后四架布置實管，原理同后四架不布置充填管路一樣。通過此次改進，第二次注漿效果良好，達到了預期設想。

5 注漿工藝

經過現場試驗，我們最終得出了工作面注漿的最佳工藝：工作面注漿采用預埋管路的方法進行高水材料注漿，在充填支架后方頂板處預埋4吋花管，第一次在工作面推進10m后預埋，以后每20m預埋一次，預埋管路又充填10m時進行注漿，預埋管路伸進工作面3-4個支架距離的時候改為1.5-2.0m長的花管（布滿Φ8mm的花眼，間距5-6公分，卡箍連接），管路端頭距下巷4-5架距離。注漿壓力達到3MPa時停止注漿。

6 矸石充填工作面上下巷的注漿方式

經過現場試驗，我們總結出了工作面上下巷的最佳注漿方式：對于工作面下巷，我們采取的注漿方法是通過工作面預埋的管路直接對其注漿，幾次試驗結果達到了預期。但對于工作面上巷，利用工作面預埋的管路注漿效果不是很好，為此我們實地考察研究，在工作面上巷單獨布置了一趟注漿管路，其注漿步距同工作面注漿。注漿時先注工作面，最后對上巷注漿。

7 結束語

項目總體研究成果將達到國內先進水平。技術研究成功后，大大提高了矸石充填體的抗壓強度，彌補了矸石充填工作面上下巷充填及工作面過斷層時充填不接頂、不密實的缺點，提高了工作面的充填率，改善了矸石充填工作面的充填效果。

參考文獻：

[1]張永成.注漿技術，2012.

[2]劉建功，趙慶彪.煤礦充填法采煤，2011年.

[3]查劍鋒.矸石充填開采沉陷控制基礎問題研究[D].中國礦業大學，2008.

作者簡介：高云雷（1985-），男，河北吳橋人，助理工程師，冀中能源股份有限公司邢東礦技術部技術員。endprint