综采工作面煤体破碎原因分析及注浆加固技术研究

2022-08-03杨静波

山西冶金 2022年3期

杨静波

（晋能控股煤业集团晋城事业部长平煤业有限责任公司，山西高平 048006）

在综采工作面中，由于跨落带高度的增加，导致工作面中有严重的矿压显现，这就使得在煤壁中多次发生冒顶、片帮等现象，对开采工作面的高效性、安全性造成限制[1]。在对某矿的S1303 工作面进行回采时，因煤体较为破碎，注浆加固回风巷左右两侧煤体，能够保障工作面回采的安全性。

1 工程概述

在S1303 综采工作面中，其煤层的平均厚度是6.3 m，切眼与推进的长度分别是357 m、1 234 m，所使用的采煤法是一次采全高的放顶煤法，采高高度为3.2 m。S1301 工作面的南侧为该工作面[2]。使用W 型的全峰压的“三进一回”通风方法，其中三进指S1303辅助进风的进风巷、S1303 胶带巷、S1303 辅运巷，一回指S1303 回风巷。且S1301 工作面之前的回风巷就是S1303 辅助进风巷，当S1301 工作面进行回采时，要对柔膜混凝土墙进行打设，该混凝土墙的作用是沿空留巷，此时S1303 是辅助进风巷。

当对S1303 工作面进行回采，且回采到107 m 处时，工作面的第190 号—210 号架会有冒顶、煤体片帮出现，然后再次进行回采，就会有顶板与冒顶事故发生。因此，确保S1303 回风巷的回风断面以及煤体所在该区域的稳定性，并对其做好维护非常重要。鉴于此，目前需要对该工作面的第190 号—210 号架的顶板与煤墙进行注浆加固，而且注浆加固所用的材料是化学材料，其作用是减少冒顶、煤墙片帮的现象发生。

2 工作面顶板破碎原因分析

在S1303 工作面中，使用无煤柱回采，S1303 回风巷与S1303 辅助进风巷的断面是5.2 m×3.6 m，而且二者的掘进都是顺着煤层的顶板来进行的，图1 是S1303 工作面的布置图，从图1 可以看出，S1303 回风巷的左侧就是200 号支架，现对顶板破碎的主要原因进行分析。

图1 S1303 工作面布置

1）在对S1301 工作面进行回采的过程中，有破碎的煤体、收缩的两帮、明显的底鼓现象出现在S1303回风巷中，这就说明，在这个区域中已经有煤体被破坏，而且属于塑性破坏，再加上要回采的S1303 工作面煤体深度是50 m，由于工作面再次工作所带来的压力，给这50 m 的煤体带来的破坏力度有所加重。

2）将综采放顶煤支架ZF8500/22/42 使用到S1303工作面中，该支架支撑的最大高度是4.2 m，工作面煤层的平均厚度是6.3 m。将3 组支架设置到S1303 回风巷，尽管这3 组支架相应的前梁可以对顶板支撑的角度进行调整，但也不能提供有效的支撑力，这就造成巷道两帮的煤体承受了传递过来的顶板压力，当工作面继续推进时，就会导致漏顶、煤壁片帮现象出现。

3）当对S1303 工作面进行回采，并回采到88 m时，在该工作面的第193 号架位置处有正断层被揭露出来，而且高度是1 m，正断层一直延伸至机尾，这就使该区域煤体发生破碎的程度更加严重。

3 注浆加固方案

在进行注浆加固时，所选用的注浆材料是马丽散2 号有机高分子双液型（A/B 组份），所选用注浆材料的优点是具有较强的黏结性、较高的强度、较强的渗透力、较好的流动性，能够对有破碎发生的煤层与围岩进行加固[3]。

3.1 设置钻孔参数

在S1303 回风巷中，因为有破碎现象出现在回风巷两边的煤体中，所以在两边煤体中布置了钻孔，且有工作面超前支撑压力的存在而作用到钻孔，塑性区的区域大概为10 m，钻孔设计的深度是15 m，可以对有破碎发生的围岩进行加固，使注浆得以完成。

1）在对S1303 工作面的第190 号—210 号架区域中的所有煤墙进行注浆时，每1 架所布置的钻孔数量就是1 个，在煤墙上打设钻孔，而且煤墙与钻孔所成的角度是90°，钻孔的深度是15 m，底板和开孔处保持1.5 m 的距离，其钻孔的直径是42 mm，而且孔与孔之间的距离是1.5 m，所布置的钻孔数量是21 个。工作面注浆钻孔布置图如图2 所示。

图2 工作面注浆钻孔布置

2）当注浆S1303 回风巷两边的所有煤墙时，工作面与回采同向的20 m 区域则是注浆区域，在对煤墙打设钻孔时，二者所成的角度是90°，孔和孔之间的距离是2 m，其高度和回风巷的顶板保持1.5 m 的距离，钻孔的深度是15 m，其直径是42 mm，所布置的钻孔数量是22 个。S1303 回风巷钻孔布置图如图3 所示。