孟村煤礦回采工作面過斷層注漿加固施工應用

曹天章 韓 帥

（渭南陜煤啟辰科技有限公司，陜西 渭南 714000）

1 工程概況

孟村煤礦位于陜西省長武縣，主采煤層為侏羅系中統延安組4號煤層。401101工作面采用綜放機械化采煤方法，煤層均厚20 m。根據兩巷掘巷揭露的相關地質資料，回采至里程1480 m時，運順揭露DF29正斷層，H=15～18 m、∠60°～70°，斜穿整個工作面，預計斷層對工作面回采走向方向影響長度約320 m。推采過程中局部區段可能割巖，過斷層期間工作面頂板破碎，易發生煤壁片幫、漏頂隱患，且隨著推采向機尾方向逐漸位移。在工作面煤壁揭露巖石，煤機無法正常截割時，采取爆破輔助破巖；對煤壁酥軟破碎區域采用礦用有機加固材料SCPJG-1進行超前預注漿加固，以保證工作面高效推采。

2 注漿加固技術基本原理

注漿加固技術是將SCPJG-1注漿材料通過雙液注漿設備注到圍巖體中，從而在裂隙或松散體中擴散，在較短時間內迅速固結硬化，充滿煤巖體裂隙，從而形成網絡狀結構，將原來破碎的、松散的、不連續的受力體膠結成連續、完整的高強受力體，從而達到穩定煤壁圍巖的目的[1]。與水泥基類注漿材料相比，注漿材料通過設備注入圍巖后，能快速將破碎圍巖體固結形成整體，給錨索吊掛提供了可靠的著力基礎，在結構上修復破碎圍巖的缺陷，增強其力學性能，提高煤巖體的整體穩定性[2-3]。

3 注漿加固設計方案

3.1 方案設計

401101工作面機頭部分推進到距斷層面10 m時，對機頭20 m范圍進行超前預注漿加固，之后注漿區域緊跟斷層面，以保護斷層面兩側10～15 m內的煤壁穩定，直至回順完全推過斷層為止。

鉆孔設計孔深為6 m，沿切眼方向孔間距為1.75 m，即相鄰支架煤壁中間（如圖1）；孔徑為Φ42 mm，鉆孔開孔在前探梁下方500 mm處，傾角約15°仰角，施工用ZTY-28風鉆開孔（如圖2）。工作面超前注漿每3.2 m（約為割4刀煤）注漿一次，以保證注漿推采方向加固區域銜接緊密，直至通過DF29斷層破碎帶結束注漿。

圖1 工作面注漿鉆孔平面布置圖（mm）

圖2 注漿加固鉆孔設計剖面圖（mm）

注漿設備采用專用氣動高壓雙液注漿泵，為保證注漿效果，單孔注漿量應不少于1.0 t。鉆孔參數及具體注漿量由現場技術人員和區隊跟班隊根據現場實際情況調節。

3.2 注漿相關參數

（1）注漿量。根據現場情況可適當調整，運輸順槽、回風順槽頂板鉆孔及兩幫單孔設計注漿量約0.4 t，工作面超前預注漿單孔設計注漿量約1 t。

（2）注漿壓力。施工地點供風能力不低于4 m3/min，供風壓力不小于0.5 MPa，注漿壓力應不小于4 MPa。

（3）擴散半徑。預計漿液在本工作面的擴散半徑均在2～6 m，擴散范圍受工作面破碎區域裂隙發育影響，煤巖體在各個方向的擴散距離并非均勻，與其注漿煤巖體孔隙、注漿壓力和注漿材料性能等因素密切相關。

（4）注漿順序。注漿順序根據地質條件、現場環境及注漿目的來確定。根據現場工況，本工作面斷層破碎區域裂隙非常發育，可采用間隔跳孔注漿方式減少串漿，提高注漿效果。

3.3 注漿工藝流程

（1）施工工序

標孔→鉆孔→檢查鉆孔質量→安裝注漿管及封孔部件→封孔→準備漿液→開泵注漿→凝固→檢查注漿質量→驗收→進尺。

（2）注漿工藝流程（圖3）

圖3 注漿加固工藝流程圖

3.4 注漿過程

在401101工作面預計施工加固范圍320 m，實際施工加固范圍350 m，累計注726個孔，孔深均為6.0 m，安裝無縫注漿套管726根，累計消耗注漿加固材料72 306桶，共計1800余噸。

4 結論

（1）與傳統注漿工藝相比，礦用有機加固材料SCPJG-1施工工藝簡單，僅需氣動雙液注漿泵及配套高壓膠管即可施工，施工過程安全高效，無需接電，注漿完成后當班割煤即可見效果。

（2）注漿工藝采用循環注漿，每日割煤4刀后注下一輪。施工采用隔孔施工以防止因注漿時漿料竄孔造成注漿孔報廢和漿液外流浪費。加固范圍以保護斷層面兩側10～15 m為前提，保證了加固范圍的接茬銜接，防止漏頂、掉頂現象發生。

（3）初次注漿加固后立即進行鉆孔窺視技術檢驗注漿加固效果，準確掌握相關參數，然后結合當班割煤情況優化下一輪的注漿加固施工參數，以保證后期注漿加固效果。

（4）推采過程中煤壁基本無片幫，頂板煤巖體完整，架前及架頂頂板完整，為工作面日常檢修爭取了時間，也給正常推采提供了非常有利的條件，達到加固斷層目的，保證工作面安全推采350余米。