綜采工作面順槽破碎帶注漿加固技術應用

王曉亞

（汾西礦業集團高陽煤礦，山西 孝義 032300）

在煤礦綜采工作面當中，順槽破碎帶產生冒落的影響因素相對比較復雜，其中由于受到復雜地質構造因素的影響，比如開采工作面產生斷層、褶皺、裂隙問題等，會造成頂板和地板位置的圍巖結構破碎程度不斷升高，出現巷道頂板局部受力不均勻進而產生網包情況。另一種是受到工作面的掘進工作擾動，頂板位置的受力變化程度相對較高，受到上述兩種因素的影響，會造成綜采工作面巷道產生比較嚴重的冒落情況。傳統形式下放頂煤工作面順槽巷道如果產生比較嚴重的破碎帶情況下，通常煤礦開采工作單位會使用鋪網，對表面進行二次加固和防護處理工作面回采巷道破碎帶范圍之內，工作面和安全出口的三角區域破碎帶頂幫受力條件無法進行有效控制，進而會形成冒落情況，通過采取注漿加固處理方法，可以對這些問題進行有效控制。

1 綜采工作面情況

某綜采工作面煤層結構整體為單斜構造，煤層的平均厚度大小為9.25 m，煤層傾角范圍在3°～9°之間。開采工作面高度范圍在3.3～3.5 m 之間，工作面長度為245 m，順槽總長度2 850 m。在放頂煤工作面過斷工作期間，膠帶順槽和輔運順槽兩個位置，前后區域的巷道頂幫位置破碎程度相對較高，巷道鋼帶的邊角位置的錨桿和網片出現嚴重的破壞，同時網片的拉扯變形情況比較嚴重，很多位置產生網包情況。在綜采工作面的推進工作過程中，受到超前應力作用和影響，液壓單體支柱結構在支護點位上沒有起到應有的防護和支撐作用，進而造成巷道部分出現比較嚴重的漏頂問題，影響到整個綜采工作面的開采工作安全性。基于巷道斷層附近區域破碎帶存在的不完整性，有效提出使用液態化學黏接材料對其進行加固處理，同時在斷層破碎帶的初期和裂隙剛剛發育的情況下，提前使用注漿黏接加固處理工作方法，并且使用液態化學加固材料，對開采工作面兩幫位置破碎帶進行充分加固處理，有效保證整個煤礦開采工作的安全性和穩定性。

2 注漿加固施工方案

有效結合本次綜采工作面的地質條件情況和開展工作環境展開全面的前期勘察工作，并且對開采工作面順槽破碎帶注漿加固設計工作內容進行明確，同時對整個綜采工作面臨的治理工作效果進行監測和分析。

2.1 加固工作方案設計

首先，在本次開采工作面兩條順槽巷道斷層位置，所處區域的接漏破碎帶進行事先打眼處理，同時為了有效提高注漿加固處理工作效果，需要對注漿孔的位置進行準確設定，并且嚴格依照事先制定好的施工參數來進行控制（見圖1）。基于工作周期以及地質結構的具體構造工作情況，注漿孔的深度大小設置為10 m，擴散半徑大小為3 m，根據頂板破碎區域頂幫破碎疊合區域，以及分幫部破碎區域的受力條件情況，將注漿孔之間的間距大小進行有效控制。在項目工程施工過程中根據幫頂破碎程度，有效縮短注漿孔的間距大小。通常情況下，注漿孔距離、頂板距離控制在1.5～2.5 m 之間，實際注漿工作壓力設定為2 MPa[1]。

圖1 工作面情況

2.2 注漿加固施工要求

放頂煤工作面破碎帶在注漿加固工作過程中，需要保證破碎帶初期裂隙剛剛出現的情況下，需要提前針對性的進行注漿加固處理工作，同時還需要對巷道頂幫產生的嚴重破碎區域位置進行確認，有效保證注漿加固工作位置的精確性，控制注漿總量防止出現一些不穩定性問題，需要基于前期的地質條件勘察以及礦體壓力，監測參數信息進行分析，對巷道位置產生破碎的圍巖結構進行重點勘察，并且結合圍巖結構的實際工作情況，有效開展注漿加固處理工作，需要合理設置注漿孔的施工配置，同時保證注漿孔的深度大小符合工程施工要求。在工作面安全出口位置，如果產生頂幫破碎帶的情況下，必須要及時對其進行注漿加固處理，有效保證整個工作面的快速向前推進。因為，傳統形式下所使用的木垛直接接頂等處理方法，會直接影響到整個綜采工作面的推進工作速率，進而造成工作面的超前支撐壓力位置產生變化，工作面繼續向前推進過程中，所形成的冒頂問題范圍也在快速擴大，最終很有可能會出現壓架垮塌等問題，更嚴重會出現人身安全事故。在不考慮工作面存在的支撐壓力重合問題的影響條件下，工作面超前支撐需要距離煤礦巷道內壁4～8 m 距離，相當于2.0～3.5 倍的回采高度，實際影響工作范圍控制在40～60 m 之間，一少部分可以達到60～80 m，通常注漿孔的深度控制在8 m 左右[2]。

2.3 注漿加固材料選擇

注漿加固施工材料需要保證強度更高、材料固化速度更快，同時具有較強的滲透性特點，現階段比較常用的注漿加固材料，從性質方面可以將其分為三種形式，第一種屬于物理混合形式，第二種屬于復合反應型形式，第三種屬于本質安全形式的產品。在本次注漿材料使用工作過程中，選用的是超聚混凝土注漿施工材料，該材料不但具有無機材料的優勢，同時也有著有機材料的使用特點，通過該材料的使用有效解決了有機高分子材料在反應過程中溫度過高，以及穩定性較差等方面的缺點，同時也解決了無機材料黏接性能較差以及成型強度偏低等方面的缺陷。同時這種加固材料在使用過程中，具有較強的流動性和滲透性特點，在材料的固化時間和抗壓強度上可以進行有效調整，在本次綜采工作面順槽破碎在加固處理工作中應用效果非常明顯[3]。

2.4 注漿加固處理工作情況分析

在本次綜采工作面順槽破碎帶加固處理工作過程中，對于注漿施工工藝與普通的化學注漿施工方法基本保持相同，在注漿過程中主要是以打眼、安裝注漿管、封孔以及清洗注漿泵等幾個重要操作流程來加以實施。在現場進行加固工作過程中，具有以下幾個方面工作特性：

1）隨著煤礦開采工作面臨的不斷向前推進，圍巖地質構造更加復雜，同時工作面的順槽壓力大小也在出現一定的變化，在注漿工作過程中需要保證循環不間斷開展，相鄰的兩個循環注漿施工深度大小需要控制在1 m 以上。

2）需要實時性觀察煤礦礦道破碎帶的圍巖結構整體受力狀態以及穩定性情況，如果產生受力不穩定性問題需要及時改變注漿孔的設計工作方法，對注漿施工處理方式進行合理調整。

3）每一個循環注漿加固施工的間距大小，需要始終和綜采工作面的超前支撐壓力大小保持相同，避免出現受壓程度不同而產生安全隱患，為了有效保證注漿加固工作的安全性和穩定性，需要合理使用工作面檢查班工作模式，合理安排注漿加固時間和注漿加固方法。

4）對于順槽巷道內部可能出現的順槽生嚴重的破碎問題，必須要提前對其進行加固和控制，如果產生嚴重的冒落問題會對后續的注漿加固工作形成較大的影響，嚴重的情況下甚至會出現巷道坍塌等嚴重的安全隱患，對整個項目工程施工的順利進行造成嚴重影響[4]。因此，需要根據注漿加固施工段的煤礦巷道圍巖結構條件，對中放冒頂注漿施工方法進行確認，通過使用超聚混凝土材料進行注漿加固處理，同時對最終的架構工作效果進行監測和分析。在經過動態注漿加固處理工作之后，本次煤礦開采工作面斷層破碎帶區域的圍巖結構和煤體結構之間可以進行有效銜接，整體的加固效果非常明顯，可以有效保證煤礦巷道的結構完整性和安全性，有效防止破碎在區域產生嚴重的漏頂事故，保證整個煤礦開采工作的安全穩定開展[5]。

3 結語

在本次煤礦綜采工作面注漿加固處理工作過程中，通過采取動態注漿加固處理工作方法，有效解決圍巖結構產生的冒頂片幫問題，保證整個綜采工作面開展工作的安全穩定推進實現較高的應用工的價值，對實現整個礦區開采工作的經濟效益和社會效益打下重要的基礎。