长、短壁注浆加固技术在复采工作面中的应用

郭 锋 马 超 闫春来

（山东省兖州市大统矿业有限公司，山东 济宁 272100）

1 概况

大统矿业有限公司主采山西组3 煤层，F9305工作面为首个复采放顶煤工作面，布置在原9311面东半部遗煤区域。工作面沿3 煤底板布置，标高-152.6～-195.5 m，工作面为仰采，近水平开采。工作面轨道顺槽长728.1 m，运输顺槽长726.7 m，切眼长84.5 m，采用走向长壁采煤法、综合机械化放顶煤回采工艺，自然垮落法处理采空区。

2 顺槽长壁注浆加固方案

2.1 运顺钻孔注浆方案

F9305 工作面推进至松散煤体区域，工作面7#～15#支架附近（原9311 面下顺槽附近）为采空区边缘，随着工作面向前推进，7#～15#支架始终位于9311 下顺槽区域，煤岩体松散破碎，局部漏矸，顶板存在裂隙、空硐，顶板管理较为困难。为确保F9305 工作面回采施工安全，在F9305 运顺施工注浆长钻孔，对原9311 下顺槽附近松散煤岩体进行注浆改造、顶板超前固化处理[1-2]。

（1）设计钻孔共28 个，施工位置为运顺巷道回采一侧，单层孔设计。钻孔施工采用帮部锚杆钻机，第一处钻孔距煤壁约8.5 m，后续每组钻孔间隔约8.5 m 布置。开孔位置位于底板上约1.5 m，倾角17°～42°，注浆管或花管长4～7 m。具体钻孔位置、个数、参数等可根据现场实际情况调整，孔深必须穿透原采空区。

（2）钻孔打设完毕后，下设1 寸或其他合适配套注浆管，最前端为尖状花形管。下设完毕后，将孔口与孔壁之间的间隙用棉纱或水泥封堵严密，不注浆期间孔口采取封堵措施。

（3）注浆管安设完毕后，采用BW-150 型泥浆泵压注水泥浆（现场储备水玻璃备用），在料筒内配置水泥溶液，使用注浆泵将浆体压入预注区域。

（4） 水泥溶液的水与水泥的重量比100:50～80；以上浆液的配比浓度根据现场情况进行调整。

（5）注浆以固化顶板为目的，每孔注浆量不少于4 t，若起压时，压力临近约1.5 MPa时停止注浆。

2.2 轨道钻孔注浆方案

工作面推进至距F9305 工作切眼约160 m 位置将揭露9311 辅助顺槽（与工作面煤壁斜交，位于松散煤体边缘三角区域），回采至450 m 位置揭露原9311 重停产回撤重开切眼位置（与工作面煤壁平行，属于松散煤体边缘三角区域）。以上巷道均沿底煤布置，与F9305 工作面切眼基本位于同一水平。另F9305 工作面回采期间需通过F10、F66 断层（见表1），为减少冒顶程度，防止出现溃水、溃砂事故，决定提前对F9305 面断层、老巷、停产回撤位置施工注浆钻孔注浆改造顶板。

表1 F10、F66 断层情况表

（1） 设计钻孔共18 个，参数详见表2 和表3。

表2 注浆充填破碎带、老巷钻孔参数表

表3 注浆固化断层钻孔参数表

（2）使用ZDY1200S 型钻机施工注浆钻孔，然后往钻孔内下设注浆管，连接好各管路，使用2ZBQ-30 矿用气动注浆泵压注水泥浆。注浆量不受限制，以起到充填、固化的作用为基础。若起压，压力达到1.5 MPa 时停止注浆。

（3）水泥浆配比为水:水泥=1:1～3:1（质量比），具体配比根据现场压注情况调整水泥浆的浓度或添加一定比例水玻璃。

3 煤壁短壁注浆加固方案

F9305 综放工作面回采过程中， 工作面溜尾68#、69#位置（工作面与轨顺相交的端头）压力相对集中，受工作面周期来压、初次来压影响，工作面中部至机尾支架前顶板变差造成抽冒现象发生。局部抽冒至顶板砂岩后，工作面压力变小，煤体变正常，此现象一般持续2～3 d。为有效解决以上问题，采取煤壁短壁注浆加固（图1）。

图1 F9305 轨道顺槽短壁注浆孔及管缝式锚杆布置图（mm）

（1）F9305 轨顺顶板距回采侧肩窝0.5～1.0 m（也可回采侧肩窝以下）打设注浆孔注浆固化煤体，注浆孔间距0.8～1.0 m，垂直煤壁并与水平面约15°（在回采侧肩窝以下施工时角度与水平呈60°～70°）。注浆管深度3～5 m，花管长度1.5～4 m，注浆效果不好时花管可代替管缝式锚杆加固顶板使用，并根据注浆效果及时调整注浆打设角度、深度、间距等参数。

（2）每孔压注水泥量不少于3 袋(若起压临近1.5 MPa 时停止注浆，工作面出浆后及时更换注浆孔注浆）。当注浆量少于2 袋时，需在距原孔不大于1 m 位置补打眼注浆。

（3）在工作面生产期间利用每日早班时间，对工作面内顶板破碎区域施工注浆孔进行超前注浆，注浆孔距离底板约2.0 m，打孔间距不大于5 m（特别破碎区域不大于4 m），垂直于煤壁并与水平面30°～60°。

（4）F9305 轨顺回采侧肩窝位置超前打设管缝式锚杆，垂直于工作面煤壁并与水平面呈0～10°为宜，角度最大不得大于15°。管缝式锚杆外露部分不得大于100 mm。

4 治理效果

未采取相应措施之前，工作面溜尾68#、69#支架位置（工作面与轨顺相交的端头）、工作面8#架至20#架段(工作面内原9311 面运顺采空区连缘区)，以及在初次周期来压及周期来压时，工作面一直有片帮现象，局部区域架前抽冒较严重，严重影响生产。

采取长壁注浆加固及打设管缝式锚杆处理措施后，工作面67#～69#架、8#～20#架段抽冒现象得到控制，现基本无抽冒情况发生。工作面中部段（从两顺槽加固不到的区域）短壁注浆固化顶板，煤壁与顶板均无抽冒，顶帮稳定，两顺槽注浆加固与工作面短壁注浆加固有效提高了施工效率和安全性。