無機材料預注漿加固技術(shù)在大采高工作面過空巷的應(yīng)用

李健健

（晉城藍焰煤業(yè)股份有限公司成莊礦，山西 晉城 048000）

采煤工作面空巷的形成原因復雜，多數(shù)是由于采掘銜接變更、小窯破壞等諸多原因造成。空巷的存在直接影響工作面的正常生產(chǎn)，往往由于其形成時間較長，所處環(huán)境應(yīng)力狀態(tài)復雜，巷道圍巖變形嚴重，受到工作面超前支撐壓力影響，極易發(fā)生壓架、倒架，甚至出現(xiàn)頂板切斷事故[1-4]。因此，有必要采取預先加固措施對空巷區(qū)域進行提前處理，確保工作面通過空巷期間的安全。本文針對成莊礦5314 大采高工作面過空巷的工程實例，提出空巷預注漿加固技術(shù)，確保5314 工作面安全高效生產(chǎn)。

1 工程概況

5314 大采高工作面位于成莊礦五盤區(qū)大巷以北，5312 工作面以西，北翼集中回風巷及膠帶巷以東。5314 工作面安全回采需要對預先留設(shè)的53141巷和53146 巷之間的6 條聯(lián)絡(luò)巷及對接切眼進行處理，尤其是53146 巷平行段與A1 橫川、對接切眼。其中，53146 巷平行段長度約為189.3 m，巷道斷面尺寸5.5 m×3.8 m；對接切眼長度約189.3 m，巷道矩形斷面尺寸8.5 m×3.8 m，局部跨度可達9.5 m。為了將空巷對工作面正常回采的影響降到最低，有必要提前對空巷影響區(qū)域進行注漿加固處理。5314大采高工作面空巷位置圖如圖1 所示。

2 空巷區(qū)域注漿加固方案

2.1 方案設(shè)計思路

根據(jù)工作面空巷分布情況可知，在53146 巷與對接切眼之間存在189.3 m×89.2 m 的煤柱區(qū)域，煤柱破碎，示意圖如圖2 所示。在工作面推進至該區(qū)域時，工作面強烈的超前支撐壓力作用與巷道應(yīng)力集中相疊加，煤柱區(qū)域煤體及對接切眼前方煤體極度破碎，易發(fā)生嚴重的煤壁片幫、漏頂現(xiàn)象。因而有必要針對該區(qū)域制定注漿加固專項方案，以確保工作面通過空巷期間的安全。

圖1 5314 大采高工作面巷道布置圖

圖2 煤柱破碎區(qū)位置示意圖

圖3 注漿鉆孔布置示意圖

2.2 注漿材料性能

表1 單液材料不同齡期單軸抗壓強度測試

注漿材料選擇單液材料，現(xiàn)場配制水灰比為0.6，材料在拌制后30～40 min 內(nèi)流動性良好，漿液在2～3 h 后喪失流動性（完全符合長距離泵送和孔內(nèi)滲透的要求），10～12 h 后完全硬化，1 d 齡固結(jié)體單軸抗壓強度可達20 MPa。不同齡期單軸抗壓強度如表1 所示。

2.3 注漿鉆孔布置

在53146 巷巷幫及對接切眼回采側(cè)分別向煤體中布置孔深30 m、直徑42 mm 的注漿鉆孔，提前完成鉆孔施工、插管、封孔工作，待工作面推進距空巷50 m 左右時，實施注漿作業(yè)。空巷內(nèi)共布置兩排注漿鉆孔，鉆孔呈“三花”布置：上排注漿鉆孔距巷道頂板1 m，鉆孔垂直煤幫打設(shè)，鉆孔間距6 m；下排注漿鉆孔距巷道底板1.3 m，仰角2°，鉆孔間距6 m。巷內(nèi)施工孔深30 m 的注漿鉆孔合計194 個。注漿鉆孔布置圖如圖3 所示。

3 施工安全措施

（1）在工作面過空巷的過程中，往往由于超前支撐壓力影響導致空巷內(nèi)出現(xiàn)片幫冒頂現(xiàn)象，嚴重的甚至發(fā)生工作面頂板切斷的事故，因而需要提前落實空巷內(nèi)部加固措施。提前在空巷工作面?zhèn)冗M行頂板錨桿索補強支護，在此基礎(chǔ)上間隔布置木垛加強支護，確保過空巷期間頂板安全。

（2）當5314 大采高工作面距離53146 巷平行段15～20 m 左右時，及時進行工作面調(diào)斜處理，確保工作面支架分架分組進入空巷，避免空巷壓力過大造成支架傾倒、壓死的現(xiàn)象發(fā)生。工作面與兩順槽的夾角應(yīng)保持在7°左右。頂板破碎時，應(yīng)提前進行拉架作業(yè)，必要時嚴格落實帶壓移架措施。

（3）落實現(xiàn)場管理制度，確保機電設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。由于過空巷期間現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境復雜多變，對人員素質(zhì)、設(shè)備穩(wěn)定性要求較高，因而需要提前制定相關(guān)措施，確保工作面有序推進。一是加強人員考勤管理，過空巷期間工資福利政策向隊組適當傾斜；二是加強現(xiàn)場機電設(shè)備管理，過空巷前提前對重點機電設(shè)備進行檢修，過空巷期間應(yīng)每班設(shè)置專人對機電設(shè)備進行維護，確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)[5]。

4 經(jīng)濟效益分析

5314 工作面通過預注漿加固技術(shù)，回收了工作面搬家倒面損失的煤柱資源。初步測算煤柱儲量在8 萬t 左右，按照每噸100 元的利潤計算，可創(chuàng)造經(jīng)濟效益800 余萬元。同時，工作面搬家倒面所需人員按照每天120 人計，每人280 元，施工45 d，費用合計151.2 萬元。由此可見，采用空巷無機材料預注漿加固技術(shù)，不僅安全回收煤柱資源，提高資源回收率，而且有效地緩解了礦井采掘銜接緊張的局面，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論

綜采工作面如何安全高效地通過空巷影響區(qū)域一直是影響礦井安全生產(chǎn)的難題。通過工作面過空巷無機材料預注漿技術(shù)提前對空巷區(qū)域松散圍巖進行加固處理，提高空巷影響區(qū)域圍巖的強度，有效確保過空巷時采面的安全。通過空巷無機材料預注漿技術(shù)減少搬家倒面的人力物力損失，取得良好的經(jīng)濟效益。本次成功通過空巷區(qū)域的工程案例為類似條件下工作面過空巷積累了寶貴的經(jīng)驗，有助于確保工作面安全高效生產(chǎn)。