义络煤业大倾角三软煤层综采工作面防片冒技术研究

义络煤业大倾角三软煤层综采工作面防片冒技术研究

刘志恒

河南能源义煤义络煤业，河南 洛阳 471600

摘要：义络煤业煤层属于大倾角三软煤层，35030综采工作面回采期间受三软煤层复合软岩顶板影响，工作面出现大面积片漏，支架推移困难，对工作面生产和安全有很大的影响。运用“工作面浅孔 +两顺槽深孔”等超前支护的方法，对顶板进行改性加固，为确保工作面安全高效生产奠定坚实的基础。

关键词：大倾角；三软煤层；防片冒

引言：近几年，由于研究对象的装备、技术水平得到了很大的提升，以及国内对于顶板的安全管理制度不断加强，导致了国内顶板安全事故以及人员死亡的道理很好的缓解。然而，由于回取表面顶板岩层性质、矿压显著、支承压力等因素的影响，仍然不能防止顶板发生。所以加强其顶板的安全管理是极其重要的。

一、概况

义络煤业35030综采工作面为大倾角三软煤层。二1煤层：直接顶板以砂质泥岩为主，局部为泥岩，厚度1～5m；老顶大部以砂岩为主，局部与砂质泥岩互层，厚度35m左右，厚薄不均；二1煤层顶底板变化非常剧烈。一般情况下，顶板产状变化较底板为小；其次是伪顶发育极不规则，厚度0.1～1.5m不等，或厚层直接顶板完全缺失，煤层与老顶直接接触。根据以往岩石物理力学性质试验资料，二1煤层顶板大占砂岩单向抗压强度为73.38MPa，单向抗拉强度为1.5～1.95MPa。直接底板为中厚层状泥岩，厚度2～6m，厚度变化不大。伪底为炭质泥岩，厚度0.2～1.2m，性脆，易碎，遇水膨胀。根据其岩性组合特征，二1煤层工程地质类型属Ⅱ型顶/底板。

35030综采工作面煤层总厚0.3～11m，平均煤厚4.3m，煤层倾角在26°到42°之间，工作面切眼倾斜长107m，安装72架综采液压支架，其中6架过渡架型号为ZFG7200/21/30型，中间架66架型号为ZFQ6400/16/30型。

工作面回采期间，受三软煤层复合软岩顶板影响，工作面出现大面积片漏，支架推移困难，影响工作面生产。为加固顶板，保证工作安全高效生产，采用“工作面浅孔+两顺槽深孔”组合预注浆方式，对顶板进行改性加固。

二、施工方案

通过对顺槽及工作面顶板窥视，发现受工作面采动影响，顶板有明显的离层现象。为减少顶板离层，决定采用“工作面浅孔+两顺槽深孔”组合预注浆方式对巷道进行改性注浆。工作面回采期间，采用在面内浅孔注无机加固材料，在两顺槽提前对断层影响区域注浆无机加固材料加固,超前对破碎顶板进行改性治理。

工作表面上存在着片帮和冒顶部的支撑区域，使用浅孔注有机加固材料，能够尽快加固已破坏区域，使工作面能够尽快正常生产。

三、工作面浅孔注浆施工方法

3.1 工作面注浆孔布置

（1）工作面注无机加固材料在顶板冒落地点向上2-3台支架架间进行打眼，注浆孔布置在煤壁侧，距顶板不大于1m，角度35-45°，孔深13-15m，终孔进入老顶3-4m。

（2）工作面注有机加固材料在顶板冒落处支架架间进行打眼，注浆孔布置在煤壁侧，距顶板不大于2m，角度5-10°，孔深8-10m，终孔位置在顶板附近。

3.2 注浆孔施工

（1）在其打眼之前，要进行考察，看一看是否符合打眼的要求，当要求符合的时候，在确定周边环境安全的时候，就可以开始工作了。

（2）注浆锚杆略短于注浆孔深度1-2m，注浆锚杆不得触及孔底。

（3）封孔在最后两节钢管束结前方缠绕若干圈编织袋，缠绕后的编织袋直径略大于注浆孔孔径，然后用锚索机抵进孔内。

（4）封孔后必须对注浆枪头进行二次保护，防止注浆期间甩出伤人。

3.3 浆液配置

3.3.1无机加固材料

（1）采用硅酸盐水泥，配合水玻璃调节浆液凝固时间，采用双液注浆，注浆终压为4MPa。

（2）水泥浆和水玻璃与水的比例均为1:1。

（3）为了保证浆的有效性，可以根据现场浆实际情况，及时地调节浆液和水玻璃配比。

3.3.2 有机加固材料

（1）利用煤矿加固煤岩体，采用硅酸盐改性聚氨酯材料，采用气动双液注浆泵，并按体积比进行煤矿加固按照1：1配比，注浆压力控制在4-6MPa。

（2）注浆期间跑浆时，停止注浆60s后再注浆。

四、顺槽深孔注浆施工方法

根据区域治理先行的原则，在工作面深孔覆盖范围以外进行，根据断层发育情况对整个异常区进行覆盖式深孔注浆，采用顺槽深孔注浆(无机加固材料)的优点是可以沿着巷道布置钻孔，不受回采限制，提前对异常区域顶板进行注浆改性。

4.1顺槽注浆孔布置

根据断层发育情况，在回风顺槽帮部布置单排钻孔，开孔高度距离顶板越小越好，钻孔间距设计为5.0m，钻孔深度为80m和180m（间隔布置），孔径94mm。采用分段注浆，即将一个钻孔分两段注浆，前30m注浆一次，在进行二次注浆的时候，要继续套孔到达设计的高度的时候，才可以进行二次的注浆。

4.2注浆孔施工

注浆孔分次钻进成孔分为三个阶段进行。

（1）第一阶段：套管安装及固定

架好钻机调整好角度后，先使用Φ113mm钻头打3m钻孔后退出钻杆、钻头，插入套管后上法兰盘。

（2）第二阶段：分次钻进及注浆方式

在固定好套管之后再打开法兰盘，将Φ113mm钻头更换为正常94mm钻头，继续打钻30m，将钻杆及钻头用双液注浆泵用法兰盘进行浆口注浆，然后扫孔钻入设计。若发生破碎、注浆孔塌陷，则不能再继续钻进，亦再退钻注浆。

（3）第三阶段：钻进成孔、注浆

成孔后退出钻杆，全长下1寸铁管，形成顶板管棚结构，进行最终注浆。

4.3 浆液配置

（1）要将深孔注浆材料硅酸水泥顺着注浆深孔慢慢倒入，配合着水玻璃调节浆液凝固时间，要采用双液注浆，注浆终压为 10-15MPa。

（2）水泥浆和水玻璃与水的比例均为1:1。

五、注浆注意事项及质量要求

（1）浆液配置：要按照规定的水灰比例在其搅拌桶中加清水，混合搅拌均匀，通过管路在混合器与水玻璃浆液混合。

（2）漏浆处理在注浆期间，要及时发现漏浆状况，泄漏信道有锚索（杆）孔、大破碎裂隙、瓦斯抽放孔、注浆钻孔等，通常泄漏采用间歇注浆方式，可以解决单液体注浆或泄漏信道大时，可以使用人工塞棉纱或改注双液浆。

（3）清洗设备：注浆完工做好设备清洗工作，尤其要清理干净注浆泵中的残留浆液，以避免浆液堵塞到浆泵和管路中。

（4）注浆顺序：注浆的顺序是极其重要的，要先将每一排的注浆管进行逐个的排出管中的注浆，再进行初次的注入，其次之后才可以进行第二次的注入。进行两次的注入才可以更好的达到需要的注浆效果。

（5）进行多次循环注浆;在进行第一次注浆时发生了单液注浆漏浆的情况下，要运用多个转孔进行循环式注浆，来增加转孔注浆量。

（6）因为每一个注浆孔的注到压力都必须要达到设计好的压力值，所以注浆孔必须要严格按照注浆方案要求来进行施工，

（7）显得尤为重要的浆液必须要进行充分的搅拌，将其搅拌均匀，不能有沉淀。其浆液的配方也是要严格把控的，水灰比、浆液配比以及注浆要达到的压力值都必须要符合国家的规定。

六、结论

（1）111307工作面采用工作面浅孔预注浆（无机加固材料）方式，对顶板进行改性治理，有效的减少了工作面的采动影响，顶板下沉量明显减少。

（2）111307工作面采用两顺槽深孔预注浆（无机加固材料）方式，对断层等异常区域预加固，在一定程度上改善了该区域的顶板条件，对改善工作面顶板后回采顶板管理起到了积极作用。

（3）对工作面顶板冒落处注有机加固材料，尽快加固已破坏区域，使工作面能够尽快正常生产，有效减少了顶板的暴露时间，降低了顶板累计下沉量。

（4）111307工作面采用“工作面浅孔+两顺槽深孔”组合预注浆对顶板进行加固，有效的控制了顶板的片漏，对深井超大工作面破碎顶板治理有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]叶波, 深井大倾角三软煤层综采工作面顶板灾害预防及控制技术. 山东省,肥城矿业集团单县能源有限责任公司,2018-01-20.

[2]张殿镇,王传华,张传恕,刘正园.深井大倾角综采工作面破碎顶板控制技术[J].煤炭工程,2015,47(06):64-66.

[3]李华祥,懈梓峰,孟海东.深井大倾角综采面设备稳定性研究[J].现代矿业,2014,30(04):116-117+154.

作者简介：刘志恒（1971年---）男，河南驻马店人，助理工程师，现在河南能源义煤公司义络煤业预备队队长，邮编：471600