綜采工作面過破碎帶頂幫采用的注漿加固技術

崔剛

摘 要：在綜采工作中經常發生要過破碎帶問題，維護也是非常困難的，對安全生產極為不利。為保證回采工作面的順利進行，采用化學灌漿加固煤層頂板使之加固后的頂板有更好的完整性，即采用注漿加固技術進行了對工作面破碎頂板的修復工作，取得了良好的效果。

關鍵詞：綜采高工作面；頂幫加固

中圖分類號：TD265.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0167-01

1 工作面注漿技術的機理

1.1 漿網骨架

被擠出或滲入裂縫的漿液縱橫交錯在堅硬的巖石上凝固，會形成網絡骨架。泥漿整合體的片材或帶材的厚度不同，但幾乎可以相互連通，最后形成一個網絡骨架，馬格尼化學原料具有良好韌性和粘附性，負載增加時，固化材料的變形但不損壞，負載由高強度的煤承擔，周圍巖石的故障條件是靠近煤由裂紋的表面強弱度和機體強度條件。當煤體應力超過煤體的強度發生大變形后，綜合材料的網絡架構以其良好的韌性和粘結實力起著骨架作用，提高了圍巖的殘余強度，限制圍巖延伸的破壞，從而提高了維護狀態。

1.2 填充及轉化破壞機制的作用

漿液在泵壓力的作用下，除了一些較大的裂縫填充，閉合骨折和小裂縫也可以填補。縮小甚至使其閉合，提高圍巖的彈性模量和強度。灌漿后，裂縫也會被填充。由于斷裂表面材料的粘結作用，裂紋尖端的應力減弱或消失，從而使已經發生的圍巖破壞機理發生轉變。此外，當有一個大的裂縫在圍巖時，該機構鄰近裂縫的巖石在兩方向的都有應力，并且有固化的材料在有壓力作用下對裂縫進行填充保持致密，應力狀態將被改變為三個，而巖體在有三個相應力作用時的強度比兩向的顯著較高，且脆性降低，塑性增加。但從應力狀態的角度來看，灌漿也起轉變巖體的破壞機理和提高圍巖強度的作用。

1.3 提高圍巖體的強度

通過注漿，以改變弱表面的力學特性，即改變煤巖體之間的間隙和煤巖內聚力和內摩擦角，以及增大相互位移的阻力，從而提高整體的煤巖體的穩定性。

2 改善整體結構

破碎的煤巖體通過注漿加固，提高煤巖體的整體承載能力，提高整體性能，在工作面推進過程中沒有出現剝落和架前頂板下降的現象。

3 構造帶注漿的原則

①提前注漿原則的執行。在工作推進行注漿，在松軟破碎煤巖體固結成一個整體，以確保工作面不容易出現片幫、漏頂的現象，已保證工作面推進的速度。

②統一灌漿原則。灌漿孔應均勻分布，在破碎煤巖體漿液可以最大限度的均勻滲透，從而達到整體加固的效果。

4 化學注漿強化方案及措施

因為水泥、水玻璃等材料抗拉伸強度低，附著力差，有腐蝕性，不穩定，操作工藝復雜，對技術要求高，不便于井下工人操作；而馬格尼固結體抗壓縮、剪切的強度高，操作簡便，為多數井下作業環境，對作業環境的要求不高。結合上述材料的性能和用途進行比較，選用馬格尼材料固化破碎頂板方案為優選方案。

5 灌漿的施工方案

5.1 工作面注漿鉆孔布置參數

①孔的位置：根據工作面頂板破碎程度、采高和落差，確定注漿孔的參數，控制頂和煤壁，沿工作面傾斜方向孔間距是 3.0 m，距頂板1 m，鉆孔角度根據現場頂、幫的實際情況為 （20 °～30 °）之間，并隨工作面推進根據頂板固化程度，以確定灌漿的下一個周期。

②灌漿孔參數：注漿孔直徑= 42 mm，注漿孔孔深度6 m。

③鉆孔：保證灌漿孔孔的深度和角度。

④連接管路。

⑤注漿開始。根據實際情況而定，預計每孔灌漿量約為20桶。

5.2 工作面過皮帶運輸巷布置鉆孔及注漿參數

①注漿孔位。根據巷道斷面的尺寸，距工作面底板的距離，安排鉆孔。

②灌漿孔的參數。據實際情況而定。

③現場鉆孔，根據注漿孔參數確定深度和角度。

④注漿管的連接。

5.3 注漿作業程序

在固體結構的過程中，不同材料總目的是要添加固體。該方法被歸納為以下5個步驟：

①對注漿點的合理安排。

②連接供氣管道及設備的灌漿線。以檢查和確定灌漿設備，保證管道的有效性和可靠性。

③灌漿過程中發生滲漏要及時處理。

④一般按照灌漿壓力，根據注漿回流程度確定停止注漿時間，更換前需要及時拔注射槍。

⑤改變灌漿孔時，必須認真沖洗注漿槍槍尖，以防止堵塞。

⑥在灌漿完成后，清潔設備及配件。在灌漿結束前準備充足的清洗劑，應根據灌漿設備和材料說明進行清洗。

6 注漿技術及細節分析

正確選擇灌漿、灌漿時間，直接關系到材料的消耗、灌漿效果及成本等。因此，如何保護煤礦的基本作用和煤礦的質量，是問題的關鍵。下面是我們根據專業數據和實際操作的情況所分析的細節問題。

①合理的氣流分布。在采礦過程中，在氣體體積分數的回流氣道氣流穩定在約0.3%，所需的空氣分布也應該是適當的，以保證在采空區中對空氣質量的控制，在煤礦的保護與開發中，注漿技術的應用十分重要。空氣供給量對固體燃料的釋放和聚集起著一個外部推力，而灌漿本身，對空氣的分布要求是外部因素。在實踐中更需要掌握內外兩層的關鍵影響因素，最終達到預期的效果。

②回采工作面調成“L”型，有利于采空區上部瓦斯的釋放。在整個灌漿技術中，從整體到局部的調整，影響最終結果。為了保證煤的燃燒質量，對工作面的技術要求而言，需要不同的材料。調成“L”的形狀可以使氣體釋放，空氣的流動緩慢釋放，為最終的煤礦開采鋪平道路。

③加強頂線的支持，提高頂能力和工作面懸頂及時挑落切割，盡量避免工作面采空區瓦斯涌入。在完成了對瓦斯的有效運行后，我們需要進行二次處理，使工作面保持本身形狀。在瓦斯礦井被破壞的情況下，完成了煤礦井下保護和對外部空間的利用，同時也對注漿技術的應用起到有利作用。

④控制采空區瓦斯涌出。對于在灌漿過程中瓦斯量的控制，是最終的煤礦生產質量過程的一部分，該項目不能忽視。注漿法是防止煤礦突水進風口，進入工作面，由于此過程會和空氣接觸，因此，對氣體的控制是一個重要環節。通過對墻灌漿工程，可以有效地減少風的進入，從而控制氣體排放。

⑤保證質量石墻的質量，特備要保證小川石墻的質量，保證它對瓦斯釋放的影響。灌漿過程中氣體的特殊處理是工作過程中的一個必要步驟。石墻是工作面響應于空氣的供應量而采取的方式，墻體結構可以保證氣體在整個過程中發揮作用而防治不利情況的發生，并專門用于灌漿的氣體空間和設置的連接。

7 結 語

本文通過簡單的對加固技術全過程的介紹，不難發現，注漿技術的優點很多，面對斷層破碎帶的地質構造，如大采高仰采工作面頂板難以控制，極易造成煤壁、頂板破碎及分段塌落等等不利情況，如不及時控制，將使塌落的范圍繼續擴大，環境惡化同時也導致生產停滯，影響安全生產，注漿加固技術有加強網絡骨架、提高圍巖強度等優點，對抑制煤壁剝落和頂板漏頂的效果非常明顯，具有很高的推廣價值和應用價值。

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