地面L型定向分支孔注漿加固煤層頂板厚風(fēng)氧化帶技術(shù)研究

黎明鏡，張敦喜，李萬(wàn)峰，李世輝

(1.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001；2.淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232001)

隨著我國(guó)華東、華北等許多礦區(qū)開(kāi)展提高煤層開(kāi)采上限試驗(yàn)，薄基巖、厚風(fēng)氧化帶條件下采區(qū)日益增多，如淮南潘謝礦區(qū)近5年來(lái)陸續(xù)開(kāi)采了60多個(gè)薄基巖工作面，其中潘一礦1402(3)、1602(3)工作面及顧北礦1202(3)等多個(gè)綜采工作面在回采過(guò)程中出現(xiàn)不同程度出水“壓架”現(xiàn)象，造成重大經(jīng)濟(jì)損失[1]。以顧北礦1202(3)綜采工作面為例，典型壓架過(guò)程表現(xiàn)為：綜采初期小規(guī)模頂板來(lái)壓→薄基巖老頂破斷→頂板淋水嚴(yán)重→頂板垮落波及上部整個(gè)厚風(fēng)氧帶，裂縫帶高度達(dá)56m→壓架→工作面回采失敗。綜合原因分析，風(fēng)氧化帶上下部砂巖裂隙強(qiáng)富水性、弱膠結(jié)地層結(jié)構(gòu)特征是工作面壓架的主要地質(zhì)影響因素[2-4]，因此研究薄基巖、厚風(fēng)氧化帶條件下頂板結(jié)構(gòu)改造和有效隔水，對(duì)該類(lèi)條件煤層開(kāi)采具有十分重要的工程意義。

1 工程概況

安徽淮南礦區(qū)顧北煤礦1512(3)工作面是典型的厚風(fēng)氧化帶、薄基巖條件，南二采區(qū)1512(3)工作面平面布置如圖1所示，該工作面開(kāi)采的13-1煤層為非突出煤層，煤層厚度4.3～6.2m，平均厚度為5.4m，煤層發(fā)育穩(wěn)定，密度為1.41×103kg/m3。煤層直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖(局部地段有炭質(zhì)頁(yè)巖偽頂)，厚度為0.69～6.2m，平均厚度3.2m。由西向東直接頂逐漸增厚；老頂為中細(xì)砂巖，厚度2.9～15.05m，平均厚度為6.5m。巷道及工作面切眼共揭露斷層5處，其中對(duì)回采有影響的斷層3條，斷層最大落差7.2m，破壞了煤層及其頂板的完整性。工作面切眼勘探孔地層結(jié)構(gòu)如圖2所示，由圖2可以看出，沖積層與風(fēng)化基巖交界面埋深為433～421.15m，風(fēng)氧化帶厚度約為25.8～28.85m(其中強(qiáng)風(fēng)化帶度厚度17.26m、弱風(fēng)化帶度厚度11.59m)；……