在分层开采中工作面向下分层过渡的注浆加固技术的应用

摘 要：对于分层开采中工作面向下分层过渡期间，注浆加固技术对控制破碎顶板、实现安全高效开采起到重要作用。本文分析林西矿的具体情况，结合1891中工作面实例，对注浆加固技术进行应用，收到良好效果。

关键词：注浆加固技术；分层开采；下分层过渡；破碎顶板

林矿是百年老矿，随着矿井开采年限的延长，井下煤炭资源不断减少，为了求生存谋发展，必须进行储量挖潜。如何利用现有的生产技术条件克服困难，创造有利的生产条件，确保工作面能够加快回采速度，实现连续开采，发挥正常的生产能力。分层开采中工作面向下分层过渡的注浆加固技术是在复杂困难的条件下是实现林西矿安全高效开采的重要手段。

1 注浆加固技术的概述

注浆加固法是将胶结材料配制成浆液并注入煤层或松散含砂或含裂隙的岩层、破碎带使其固化的施工方法。目前，注浆加固技术在松软煤层及破碎顶板，特别是在中厚及以上煤层和顶板破碎严重注浆优点突出，通过注浆管路和井下工作面注浆孔对煤层或岩层预注浆，充分利用煤层和岩层的坚固性和岩溶裂隙的可注性，使浆液在注浆压力的作用下沿着煤层和岩层裂隙扩散、沉淀、结石，最后充填煤层和岩层裂隙，从而形成完整的注桨加固工艺流程。应用注浆加固技术，能够实现在最短的工期内，以最低的代价，取得良好的预期效果。

2 注浆加固技术的应用

林西矿18回采区域中1891中工作面走向残尺0m-410m为底分层，410m-630m为顶分层，工作面回采至410m时，顶分层向底分层过渡，过渡区域煤墙及顶板遭到破坏，造成生产困难，制约生产进度。分析研究1891中工作面下分层过渡区域的地质条件状况。上分层向下分层过渡线前后20m范围内，顶板岩石产生裂隙，过渡区域煤墙及顶板遭到严重破坏。由于受到上分层回采及现工作面回采的双重影响，煤层压力明显增大，煤体变酥，采煤机割煤过后，煤墙失稳片帮垮落，并向前上方延伸至工作面直接顶及老顶，老顶随着煤墙垮落，容易造成工作面冒顶。

3 注浆加固技术的实施条件

（1）提前调整工作面伪斜（下机头超前上机头约15m），确保工作面由下至上逐步向下分层过渡，减少工作面与过渡线的揭露范围。工作面顶板如意向下分层过渡推采，并及时对顶板破碎范围进行插严背实。

（2）加强风运两巷超前维护管理。严格按标准支护风运两巷超前支护及端头支护，必须在保证安全出口畅通的前提下，工作面平稳推进。

（3）增加两巷超前支护长度，增大支护密度，提高支护强度。具体将超前支护由30m增加到50m，超前范围全部沿走向布置九尺大板并配合中柱支护顶板，确保整体支护稳定。超前替换拱形棚子范围，支护排距由0.8m改为0.6m，使用2块π型钢梁加强上下机头支护。

4 注浆加固技术的方式

（1）工作面注浆加固煤墙。工作面向下分层的过渡期间，煤墙酥软随采随冒， 为了保持煤墙的稳定性，及时采取煤墙注化学浆加固措施。在准备班检修期间，在工作面煤墙破碎区域进行多点同时注浆，注浆深度3m，并保证单孔注浆量充足。煤墙裂隙较多时，浆液容易从煤墙裂隙漏出，需及时更换注浆位置，使煤墙得到有效加固，稳定性增强，减少了冒顶面积和冒落高度。

（2）风运巷超前维护注浆加固三角煤。风运两巷超前维护段压力增大，三角煤被挤压破碎鼓起，顶板下沉明显，π型钢梁及巷道棚腿受挤压弯曲，造成巷道高度宽度减小，空间缩小，π型钢梁，腿回收困难。在风巷超前维护段进行注化学浆加固，每3m一个注浆孔，进行注浆加固三角煤，过渡线前后20m全部进行加固，三角煤得到有效控制，取得了很好的加固效果。

5 注浆加固技术的施工方法

（1）作业人员对作业范围内的瓦斯、顶板、煤壁及支护等进行安全确认，确认无问题后方可进入煤壁侧进行打眼作业。使用煤电钻配合1.0m煤接杆，沿煤壁顶板每间隔5～7m打一个注浆孔（风运巷注浆每3m打一个注浆孔）。根据现场顶板情况，注浆孔深度约3.0m；倾角5o～15o。

（2） 作业人员现场检验好风压，连接好各种管路，将注浆泵运至工作面作业地点并试运转注浆设备。作业人员佩戴好防护眼镜、手套等劳动保护用品，施工现场必须备有一定容量的清洁用品。若打眼或注浆高度较大时，必须制作稳固的脚手架进行打眼和注浆作业。

（3）将封管插入煤眼，与注浆泵出浆管连接好，并备好高分子配比料，开启风压开关，开启进浆阀门，风压开启过程中由慢到适中，保持注浆泵匀速运转，密切注意泵的压力和吸浆量的变化，及时添加配料，并保证A（蓝）、B（黑）配比为1：1.2。

（4）固化剂注浆达到12～15桶时，煤眼封口处会冒出白色配比液，工作面注浆上下5m范围内会在煤壁上“挂汗”，停止注浆，关闭风管开关，关闭注浆泵阀门，摘接头前对其释放压力，卸载压力后，再拔出连接头，然后将注浆泵运至工作面风运巷安全区域。

6 注浆加固技术的安全措施

（1）固化剂注浆前应先检查注液设备的完好情况，发现问题时必须及时处理，处理好之后方可进行下一步操作。

（2）固化剂注浆人员必须在施工影响范围以外，远距离观察顶板及两帮情况。固化剂注液在操作封孔管时，严禁将封孔管正面面对作业人员，必须在管内腔体压力释放后在开启阀门。

（3）固化剂配液人员应保持浆液不吸空，随时观察泵的吸液情况，保持两种液的配比协调。

（4）固化剂注浆完毕后，应立即用机油和清水对泵和管路进行清洗，清洗时两个吸浆管应分別吸入机油和清水，不得混淆。

（5）固化剂液体如不慎溅到皮肤或眼睛内时，应立即用大量清水冲洗，必要时应立即送医院就诊。

7 预期经济效益

在过渡期间，1891中工作面每班产量由特殊条件时的2刀/日提高到6刀/日，平均日产增加原煤产量1200吨（300吨/刀），预计增产20400吨，过渡期间缩短了17个工作日，节省大量材料，除去注浆加固材料费用，在相同的工力、材料投入下，预定创造经济500万。

8 结论

生产实践证明，应用注浆加固技术能及时改变围岩的松散结构和力学性质，提高了岩体的整体强度及抗压强度，提高了施工的安全可靠性，保证了回采工作面的正规循环开采，在煤矿生产中破碎带施工、抬棚套修、过断层也可应用该技术进行治理。

作者简介：赵国峰（1984-），男，汉族，山西原平人，本科，助理工程师，研究方向：采煤。