工作面老切眼及附近破碎煤體注漿充填方案

王冰冰 閆春來(lái) 馬 超

（山東省大統(tǒng)礦業(yè)有限公司，山東 兗州 273155）

1 概述

山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司楊莊煤礦現(xiàn)在主采3煤。3煤層1997年至2005年進(jìn)行了開(kāi)采，由于受當(dāng)時(shí)設(shè)備和技術(shù)的限制，僅回采一分層2.2 m，遺留大量殘煤，大范圍頂板破碎。

F9305工作面為九采區(qū)復(fù)采工作面，該工作面推進(jìn)約8 m位置將全面揭露原9311面老切眼，原老切眼位置及附近煤體松散破碎，頂板存在裂隙、空洞，回采期間極易漏頂，頂板管理困難。為確保復(fù)采面的安全回采，需在F9305軌順、切眼施工注漿鉆孔，超前注漿改造、固化頂板。如圖1。

圖1 F9305切眼與原9311老切眼層位關(guān)系示意圖

2 注漿充填方案

通過(guò)打鉆的方式在工作面軌順及切眼分別施工注漿鉆孔，然后通過(guò)注漿充填的方式對(duì)老巷頂板進(jìn)行維護(hù)管理。

2.1 軌道順槽鉆孔布置

布置3個(gè)鉆孔，施工位置在軌順側(cè)、切眼回采幫后約17 m，開(kāi)孔位置為底板上1.3～1.7 m。鉆孔布置見(jiàn)表1。

2.2 切眼鉆孔

F9305切眼與原9311老切眼間距約為8 m，原9311老切眼頂板比F9305切眼頂板高0.7～2.1 m，考慮在F9305切眼回采幫傾斜向上打設(shè)鉆孔壓注水泥水玻璃膠體進(jìn)行固化頂板，鉆孔施工順序從上至下。具體要求如下：

（1）在F9305切眼回采幫處距F9305軌道順槽回采幫向里（3±0.1）m開(kāi)始布置第一個(gè)鉆孔，第二個(gè)鉆孔距第一個(gè)鉆孔（3±0.1）m，依次類推，直至原9311下順槽非回采幫，共計(jì)打設(shè)26個(gè)。

（2）開(kāi)孔位置在F9305切眼回采幫底板向上（1.5±0.1）m，角度30°～40°向原9311老切眼打設(shè)鉆孔，終孔位置以進(jìn)入原9311老切眼為宜。

（3）鉆孔打設(shè)完畢后，下設(shè)4分或6分套管，套管不宜過(guò)長(zhǎng)，采用管箍接力安設(shè)，最前端為尖狀，花管長(zhǎng)度不小于0.5 m。套管下設(shè)完畢后，將孔口與孔壁之間的間隙用棉絲或水泥封堵嚴(yán)密，不注膠期間孔口采取封堵措施。

（4）套管安設(shè)完畢后，壓注水泥水玻璃膠體，具體操作為：在兩個(gè)料筒內(nèi)分別配置水泥溶液和水玻璃溶液，使用氣動(dòng)注漿泵（雙液泵）將膠體壓入預(yù)注區(qū)域。

（5）水泥溶液的水與水泥的重量比100:50～80，水玻璃溶液的水與水玻璃的重量比100:5～15。以上漿液的配比濃度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)成膠情況靈活調(diào)整。每孔注膠量不少于2 t，特殊情況管路起壓可停止注膠。

2.3 施工設(shè)備及鉆進(jìn)方式

2.3.1 鉆機(jī)的選擇

軌道順槽側(cè)鉆孔施工采用KHYD-75diA型鉆機(jī)，鉆進(jìn)孔深可達(dá)到90 m，鉆頭直徑為56 mm，鉆桿直徑32 mm。切眼側(cè)鉆孔采用幫部鉆機(jī)或其他合適鉆機(jī)施工。

2.3.2 注漿泵選擇

注漿泵采用BW-150型泥漿泵（或其他合適注漿泵），BW-150型三缸泵為臥式往復(fù)單作用活塞泵。該泵具有兩種缸徑和四檔速度，最大流量為150 L/min，最大壓力可達(dá)7 MPa，外形尺寸長(zhǎng)、寬、高為1840 mm×795 mm×995 mm，總重量600 kg。

氣動(dòng)注漿泵參數(shù)為：2ZBQ-30礦用氣動(dòng)注漿泵和2ZBQ-95/15礦用氣動(dòng)注膠泵均可使用。2ZBQ-30礦用氣動(dòng)注漿泵進(jìn)氣壓力為0.5 MPa，排漿壓力為3 MPa，排漿流量為30 L/min。2ZBQ-95/15礦用氣動(dòng)注膠泵進(jìn)氣壓力為0.2～0.7 MPa，排漿壓力為4.5 MPa，排漿流量為160 L/min。

2.3.3 單孔設(shè)計(jì)

軌道順槽側(cè)注漿孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)位置后，退出鉆桿，然后逐節(jié)往鉆孔內(nèi)依次安設(shè)注漿花管和注漿管，然后使用錨固劑（或棉紗）封堵孔口，用鐵絲綁扎固定牢靠，防止套管穿出，連接管路壓注清水20 min后準(zhǔn)備注漿。如圖2。

使用BW-150型泥漿泵（或氣動(dòng)注漿泵）向注漿管內(nèi)壓注水泥漿液，以注漿固化頂板為目的，注漿量不受限制。若起壓時(shí)，壓力臨近約2 MPa時(shí)停止注漿。

2.4 鉆探注意事項(xiàng)

（1）鉆場(chǎng)空間滿足鉆探需求，鉆場(chǎng)底板殘煤要清理干凈，保證實(shí)底，鉆場(chǎng)周圍支護(hù)有效，挖好毛水溝，完善排水系統(tǒng)，無(wú)安全隱患方可開(kāi)工。

（2）鉆孔開(kāi)孔位于3煤層，由于穿過(guò)松散煤體，在各孔鉆探期間，施工現(xiàn)場(chǎng)必須配備一臺(tái)便攜式甲烷-氧氣兩用儀，懸掛在施工現(xiàn)場(chǎng)，出現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)情況匯報(bào)處理。

（3）KHYD-75diA型鉆機(jī)鉆進(jìn)期間，當(dāng)班負(fù)責(zé)人及安檢工要檢查工作地點(diǎn)的頂板及煤幫情況，無(wú)安全隱患方可開(kāi)工。

（4）鉆探期間（軌道順槽側(cè)）若發(fā)現(xiàn)返水不正常，停止鉆進(jìn)，輕微回撤鉆桿，連接注漿管向孔內(nèi)注LFM充填材料、水泥或水泥-水玻璃雙液漿充填空洞，然后用水沖管，等漿液凝固后繼續(xù)鉆進(jìn)。

（5）下管期間如出現(xiàn)塌孔等造成下管困難情況時(shí)，可采用人工或鉆機(jī)帶進(jìn)方式，如確實(shí)無(wú)法繼續(xù)下管時(shí)，根據(jù)實(shí)際下管長(zhǎng)度考慮直接注漿或重打鉆孔，相關(guān)情況及時(shí)匯報(bào)處理。

（6）鉆孔大量注漿期間（軌道順槽側(cè)），應(yīng)全程使用水泥單液漿（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況或水泥、水玻璃雙液漿）進(jìn)行注漿，漿液濃度先采用稀漿液進(jìn)行注漿，根據(jù)注漿量及跑漿情況，可采用間歇注漿或適當(dāng)增大漿液濃度。

（7）注漿前確保注漿材料準(zhǔn)備充足，注漿期間，須盡可能保證連續(xù)注漿，合理安排施工工序，保證單孔連續(xù)注漿（含交接班期間），無(wú)特殊情況一般不得隨意長(zhǎng)時(shí)間停注。

（8）軌道順槽側(cè)鉆孔鉆探過(guò)程中，施工地點(diǎn)拉線警戒，嚴(yán)禁鉆桿正后方站人。

（9）施工期間出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)及時(shí)通知受威脅的施工人員撤離。

3 效果

（1）三個(gè)鉆孔每個(gè)鉆孔注漿量均不少于2 t，有效地控制了頂板的破碎及裂隙空洞狀況，頂板支護(hù)有效。

（2）煤體在超前注漿的措施下粘合成一個(gè)整體，有效地保證了頂板的完整性。

（3）工作面回采到老切眼位置時(shí)頂板管理為重中之重，通過(guò)超前精準(zhǔn)注漿，將附近破碎煤體粘合在一起，確保頂板的穩(wěn)定性，對(duì)于頂板管理是行之有效的一種安全手段。