引进深孔注浆技术  加固煤层破碎顶板

引进深孔注浆技术  加固煤层破碎顶板

邓印山 ,陈凤辉 ,丁海林

沈阳焦煤鸡西盛隆矿业有限责任公司  黑龙江鸡西  158100

摘要：煤炭资源是我国的主要能源之一，在国家经济发展中占有至关重要的地位，随着煤炭行业的不断发展，矿井开采深度逐年增加，地质构造也趋于复杂多变，对煤炭开采带来很大影响，如何在保证安全生产的前提下，提高煤炭回收率，引进先进的技术十分必要。

关键词：深孔注浆技术；加固煤层顶板；安全顺利生产。

一、概述

（一）煤层描述

1号煤层是鸡东煤矿的主要可采煤层之一，目前，该煤层剩余可采储量为484.5万吨（-800米标高以上），煤层平均厚度为2.9米的复合煤层，直接顶为5.7米厚灰黑色、片状砂质页岩，层理节理较为发育。

（二）工作面描述

该工作面位于鸡东煤矿西采区左翼-540～-640米标高之间，沿走向长壁布置，工作面长度179米，可采走向长度692米，可采储量47.49万吨。走向中部有一条斜交断层，断层落差为3.5～4.0米，且断层两侧顶板受构造影响更为破碎，走向影响范围240米左右，严重制约安全生产。

二、引进先进技术的探索

该矿在回采受此断层影响的其他煤层时，一般采用在断层外部重新施工开切眼的方法进行回采，但此方法在一个工作面内增加一次综采安装和回撤工作，增加费用较高，同时增大了安全风险，并且丢失煤炭资源较多，不利于煤炭资源的回收。若采用跨断层强行回采，将大大增大回采难度，不利于安全生产。

基于以上因素，急需引进一种新技术解决这个难题，既能保证安全生产，提高单产，还能提高煤炭资源的回收率。通过公司及矿两级领导和相关专业技术人员共同探讨和研究，同时到其他矿井考察调研，决定引进深孔注浆技术，对断层两侧破碎顶板进行注浆加固。

三、深孔注浆技术的实施

（一）工作原理

采用高压注浆泵通过注浆孔将水泥浆液压入钻孔周围破碎围岩的缝隙中，利用水泥浆液胶结加固作用对破碎围岩进行加固，提高围岩的完整性和稳定性，其中粉状添加剂起到加速凝结作用。

（二）注浆钻孔的布置方式

根据到其他矿井现场调研，结合1号煤层顶板的实际情况，决定采用深孔注浆技术，浆液可对钻孔2.0米范围内的围岩起到加固效果，1号煤层顶板层理节理较为发育的围岩加固范围会扩大，因此采用ZYJ860型架柱式液压回转钻机施工注浆孔，钻孔间距控制在4.0～5.0米之间，注浆孔布置及施工顺序如下：

1、在运顺断层上盘外10米开始，每隔5米以垂直顺槽、向下盘顶板连续施工1#、2#、3#、4#注浆孔，孔深分别是5米（仰角50°）、7米（仰角48°）、9米（仰角46°）、12米（仰角40°）。

2、在回顺断层下盘以里10米开始，每隔5米以垂直顺槽方向、沿煤层向里连续施工5#、6#、7#、8#注浆孔，孔深分别是8.5米、13米、17.5米、22.5米。

3、分别在回顺断层上盘以外1.0米、断层下盘以里1.5米处施工9#、10#注浆孔，2个钻孔均布置在煤层顶板2.0米以内，沿断煤交线方向施工，孔深均为100米。

4、分别在运顺断层下盘以里2.5米、下盘以外2.0米、8.0米处施工11#、12#、13#注浆孔，3个钻孔均布置在煤层顶板2.0米以内，沿断煤交线方向施工，孔深分别为213米、189米、163米。

（三）注浆材料配制

每个注浆孔施工完后，必须及时注浆，防止出现塌孔现象。选用ZBY110/4-11型注浆泵进行注浆，注浆终孔压力在2～3Mpa之间。

根据其他矿井的实践经验，注浆材料选用P.O42.5普通硅酸盐水泥、粉状添加剂和水混合而成，质量配比为1:0.094:0.6。

（四）注浆注意事项

1、每个钻孔注浆前，先采用用“两堵一注”方式进行封孔，封孔长度1#～8#孔封孔长度不小2.0米，9#～13#孔封孔长度不小于10米。

2、按比例先将粉状添加剂及水泥加入清水中，进行高速搅拌7分钟，混合搅拌均匀，注浆时持续使用低速搅拌，防止浆液沉淀。

3、注浆必须连续进行，若因故中断，应尽快恢复注浆，否则应立即冲洗钻孔，再进行注浆。若无法冲洗或冲洗无效时，则应进行扫孔，再恢复注浆。

4、回浆管宜有15L/min以上的回浆量，防止进浆管或回浆管在孔内被变稠的浆液堵住。

5、注浆时，必须先从小到大的缓慢打开注浆阀门进行注浆，注浆时要关注压力表的变化情况，注浆压力不得超过3Mpa。

6、注浆过程中，应尽量向钻孔内多注入浆液，当注液量和回液量平衡时，说明不再有浆液注入围岩，方可停止注浆工作。

四、作用与效益

一是提高煤炭资源回收率，采用深孔注浆技术对断层附近破碎顶板进行加固，解决了工作面回采时顶板控制难题，对受断层影响区域的煤炭顺利回采，大大提高了煤炭回收率。经计算，仅该工作面多回收煤炭16.8万吨，按现市场价格707.5元/吨计算，创收1.19亿元。

二是提高工作面单产，根据1#煤层顶板岩性分析，受此断层影响，采用正常回采方式工作面月产量只能达到3.0万吨，采用新技术后，实际工作面月产量达到了4.3万吨，每月多创收920万元。

三是提高安全生产系数，通过此项技术的应用，工作面减少一次安装和拆除，可节约费用200万元左右，同时降低了安全风险，有效解决了顶板控制难题，杜绝了工作面液压支架倒架子现象的发生，为工作面安全顺利回采创造了条件，大大提高了安全生产系数。

五、结束语

随着矿井开采的不断延深，地质构造复杂性增高，矿井开采将受到很大影响，深孔注浆技术的成功实践，对矿井开采提供可靠的技术保障，提高煤炭资源回收率，为煤炭行业的长远发展起到积极作用。

收件人地址：黑龙江省鸡西市鸡东县鸡东煤矿矿办门卫收（转丁海林）

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