1306綜采工作面大型復合構造帶綜合加固技術研究

曹建波

（晉煤集團沁秀公司岳城煤礦，山西 晉城 048000）

1 工程概況

晉煤集團岳城煤礦位于山西省沁水縣鄭村鄉，本井田含煤系為石炭統太原組和下二疊山西組，主要開采3#、9#、15#煤。3號煤層位于山西組下部，煤層埋藏深度145～218m。1306工作面位于三采區北部，工作面沿煤層偽傾斜方向布置，里低外高，工作面傾斜長678m，走向長179m，工作面煤層平均厚度4.2m，采用傾斜長壁低位放頂煤一次采全高綜合機械化采煤方法，頂板管理為全部跨落法，機采厚度3.0±0.1m，放煤厚度1.2m，一刀一放，循環進度0.6m。

在風巷左側相鄰的1305工作面回采中，斷層破碎帶節理、裂隙發育，在機尾段、中間段、機頭段出現大范圍片幫冒頂現場，造成端面空頂距加大，架前頂板大面積懸空暴露，易發生冒頂現象。1306綜放工作面斷層和向斜在風巷側較發育，巷道變形大，風巷兩側煤柱和瓦斯巷工作面側巷幫疏松煤體破碎。F11斷層落差為2.3m，造成煤層進一步抬起，必定會對工作面的回采造成嚴重影響。運巷一側F9斷層破碎區對端頭煤體穩定將產生不利影響。

2 綜合治理方案分析

2.1 施工方案

理論計算表明，1306工作面破碎帶對煤層和頂煤同時加固時，頂煤和直接頂下位巖層處于三向壓縮狀態，有利于保持頂煤、頂板的完整和穩定，效果最佳；對不同層位煤體加固時，加固下位煤體，控制煤壁片幫比直接加固頂煤效果更好。

由于對1306工作面回采造成影響的連續破碎區總體走向寬度較大（距切眼100～310m），考慮破碎區特點，確定回采過程中對工作面內破碎區進行加固，工作面內部未及時加固區域形成的架前高冒區進行快速充填，針對不同區域確定適宜的工藝技術。

1306工作面大型復合破碎帶若同時加固下位機采煤體和頂煤，將大幅增加材料消耗和工程成本，技術可靠但經濟不合理。工程實踐表明，煤壁片幫上部煤體垮落、架前頂板懸空暴露是導致架前冒頂的主要原因，確定以加固煤體的上部煤壁為主，提高下位機采煤層煤體穩定性，達到控制頂煤、頂板的目的。注漿加固單孔材料滲透范圍大，能顯著提高破碎體的整體性，可用于各種破碎煤巖體加固，但材料消耗量大，成本高。聚氨酯木錨桿錨注加固依靠材料自身膨脹壓力使加固材料滲透到鉆孔周圍破碎煤巖體裂隙的一定范圍，提高破碎體的穩定性，材料消耗少，可顯著減低工程成本。受單孔有效作用范圍限制，適用于具有一定強度和塊度且離層不明顯的破碎體加固。

1306工作面破碎帶不同區域煤體松散程度和塊度差異較大，超前加固區煤體松散離層，斷層帶煤體塊度小，褶曲內部煤體塊度較大。井下試驗確定超前加固和工作面內部斷層帶進行注漿加固提高煤體整體性，工作面內部褶曲構造區采用聚氨酯木錨桿錨注加固，提高煤壁穩定性。

2.2 施工工藝

（1）注漿加固施工工藝。采用注漿泵將化學漿液注到煤巖體的裂隙之中，可以有效提高破碎煤巖體的完整性和強度。注漿加固施工工藝主要包括鉆孔、封孔、注漿3道工序。

（2）聚氨酯木錨桿錨注加固。采用機械法將聚氨酯化學加固材料灌入到鉆孔內，利用聚氨酯化學加固材料的反應膨脹去填充破碎煤巖體的裂隙，實現加固作業。加固施工工藝主要包括鉆孔、裝入錨桿及注漿塑料管、封孔、灌漿4道工序。

（3）架前高冒充填施工工藝。在架前形成的高冒空間區域位置內，注入填充化學泡沫材料，利用化學泡沫材料的發泡能力實現冒頂預防。架前高冒充填施工工藝主要包括棚頂、充填2道工序。

3 應用效果

（1）1306工作面破碎帶采用化學注漿和聚氨酯木錨桿錨注加固等不同的工藝，技術可靠，經濟合理，在保證工程效果的同時，比單一化學注漿加固工程成本降低88%，日產量提高了14.5%，回采工效提高212%。

（2）1306工作面破碎帶加固后，保證了安全生產，無冒頂等安全事故發生。該技術除了在1306工作面進行實踐應用外，同時也在該煤礦1308工作面切眼刷大工程中進行了實踐應用，效果同樣比較理想。