大采高工作面深孔注漿加固方案研究

劉 鵬

(晉煤集團長平公司，山西 晉城 048000)

大采高工作面在回采期間經常因煤體疏松導致片幫，片幫后支架與煤壁之間出現空頂，當遇到頂板破碎區域，往往會導致大范圍漏矸現象發生，嚴重影響礦井的安全生產。因此，加強大采高工作面煤壁片幫、頂板漏矸地預防與管控，對工作面安全生產具有重要意義。

1 工程概況

長平公司4322大采高工作面第二階段走向長360 m，傾斜長195 m，平均采高為5.73 m，煤層傾角0～6°，煤層以塊煤為主，中—細條帶狀結構，玻璃光澤，屬光亮型煤，階梯狀斷口，裂隙發育，結構簡單，夾矸為泥巖。長平公司于2019年10月-2020年1月在4322大采高工作面兩順槽向工作面煤體內進行了深孔注漿加固。注漿范圍在4322二切眼以外40 m停采線處，共注漿320 m。

2 深孔注漿加固實施方案

深孔注漿加固材料以P·O 42.5 級硅酸鹽水泥單液注漿材料為主，漏漿嚴重時使用水泥-水玻璃雙液漿，單液正常注漿水灰比1∶0.6～1∶1，水泥漿和水玻璃的體積比1∶0.4～1∶1，深孔注漿最大注漿壓力不小于15 MPa。

2.1 注漿鉆孔布置

鉆孔巖巷道走向分區布置，每排布置1個鉆孔，孔深100 m，分上下兩排孔，先施工底排孔，再施工頂孔，并逐排注漿加固。頂排孔距頂0.8 m，排距2.5 m；底排孔距頂2.0 m，排距2.5 m，按照“之”字型進行布置鉆孔，每個孔分為四個循環注漿。

2.2 注漿鉆孔的施工工藝流程

利用ZDY-800鉆機進行打孔，按設計孔位安裝鉆機，將鉆機安平穩，第一循環使用D113 mm鉆頭，第二、三、四循環施工用D89 mm合金鉆頭進行打孔。①第一循環：施工鉆孔深10 m，鉆孔角度0°，并安裝4寸鐵管，長4 m(帶法蘭盤)，逐孔對第一循環注漿加固；②第二循環：一循環注漿結束后，按照次序對每孔二次套孔，鉆孔角度0°，鉆孔深度30m，并逐孔注漿加固；③第三循環：二循環注漿結束后，按照次序對每孔三次套孔，鉆孔深度60m，并逐孔注漿加固；④第四階段：三循環注漿結束后，按照次序對每孔四次套孔，鉆孔深度100m，并逐孔安裝PVC管，連接注漿管注漿加固。

每個鉆孔施工結束后，安裝D108 mm加固鐵管(一處帶法蘭盤)；第一至三循環不加裝任何管路，第四循環利用PVC管進行連接，管與管連接使用專用封孔膠和連接套，長度2 m/根，安裝長度80 m。

2.3 深孔注漿加固施工工藝流程

注漿前準備好材料、機具等，并對施工人員進行培訓，使其了解加固目的、施工工藝和要求，并掌握有關機具的操作。

2.3.1 開 孔

架設好ZDY-800鉆機，調整完鉆進角度后，首先使用D113 mm鉆頭打孔10 m，退出鉆桿和鉆頭。

2.3.2 下套管

插入4 m長D108 mm鐵套管,套管末端焊接高壓法蘭盤，至少承受12 MPa的注漿壓力，在套管與孔壁間隙用棉紗堵嚴實，用鐵絲將法蘭盤與周圍錨索、錨桿相連，防止注漿時套管被頂出。

2.3.3 固套管

采用雙液泵，通過法蘭盤進漿口往孔內灌注水泥-水玻璃材料，直至孔口有漿液流出為止，將套管固定牢固。

2.3.4 套孔及鉆孔鉆進

當施工至第二、三、四循環，打開法蘭盤，將D113 mm鉆頭更換為D89 mm打鉆鉆頭，自套筒內繼續向前鉆進，采用分段式注漿。

2.3.5 鉆孔清洗

穩固機器，調試好角度對已完成鉆孔進行清洗。

3 結 語

4322大采高工作面第二區段通過順槽巷道向工作面煤壁進行深孔注漿加固后，有效提高了煤體完整程度和承載能力，減少了工作面的煤壁片幫范圍和片幫深度，為大采高工作面的安全生產提供了保障。4322工作面第二區段回采期間，未發生過頂板漏矸事故，平均日產量高達1.26萬t，較臨近4321大采高工作面日產量提高了0.48萬t，為煤礦企業創造了更多的經濟效益。