工作面老切眼及附近破碎煤体注浆充填方案

王冰冰 闫春来 马 超

（山东省大统矿业有限公司，山东 兖州 273155）

1 概述

山东省兖州市大统矿业有限公司杨庄煤矿现在主采3煤。3煤层1997年至2005年进行了开采，由于受当时设备和技术的限制，仅回采一分层2.2 m，遗留大量残煤，大范围顶板破碎。

F9305工作面为九采区复采工作面，该工作面推进约8 m位置将全面揭露原9311面老切眼，原老切眼位置及附近煤体松散破碎，顶板存在裂隙、空洞，回采期间极易漏顶，顶板管理困难。为确保复采面的安全回采，需在F9305轨顺、切眼施工注浆钻孔，超前注浆改造、固化顶板。如图1。

图1 F9305切眼与原9311老切眼层位关系示意图

2 注浆充填方案

通过打钻的方式在工作面轨顺及切眼分别施工注浆钻孔，然后通过注浆充填的方式对老巷顶板进行维护管理。

2.1 轨道顺槽钻孔布置

布置3个钻孔，施工位置在轨顺侧、切眼回采帮后约17 m，开孔位置为底板上1.3～1.7 m。钻孔布置见表1。

2.2 切眼钻孔

F9305切眼与原9311老切眼间距约为8 m，原9311老切眼顶板比F9305切眼顶板高0.7～2.1 m，考虑在F9305切眼回采帮倾斜向上打设钻孔压注水泥水玻璃胶体进行固化顶板，钻孔施工顺序从上至下。具体要求如下：

（1）在F9305切眼回采帮处距F9305轨道顺槽回采帮向里（3±0.1）m开始布置第一个钻孔，第二个钻孔距第一个钻孔（3±0.1）m，依次类推，直至原9311下顺槽非回采帮，共计打设26个。

（2）开孔位置在F9305切眼回采帮底板向上（1.5±0.1）m，角度30°～40°向原9311老切眼打设钻孔，终孔位置以进入原9311老切眼为宜。

（3）钻孔打设完毕后，下设4分或6分套管，套管不宜过长，采用管箍接力安设，最前端为尖状，花管长度不小于0.5 m。套管下设完毕后，将孔口与孔壁之间的间隙用棉丝或水泥封堵严密，不注胶期间孔口采取封堵措施。

（4）套管安设完毕后，压注水泥水玻璃胶体，具体操作为：在两个料筒内分别配置水泥溶液和水玻璃溶液，使用气动注浆泵（双液泵）将胶体压入预注区域。

（5）水泥溶液的水与水泥的重量比100:50～80，水玻璃溶液的水与水玻璃的重量比100:5～15。以上浆液的配比浓度根据现场成胶情况灵活调整。每孔注胶量不少于2 t，特殊情况管路起压可停止注胶。

2.3 施工设备及钻进方式

2.3.1 钻机的选择

轨道顺槽侧钻孔施工采用KHYD-75diA型钻机，钻进孔深可达到90 m，钻头直径为56 mm，钻杆直径32 mm。切眼侧钻孔采用帮部钻机或其他合适钻机施工。

2.3.2 注浆泵选择

注浆泵采用BW-150型泥浆泵（或其他合适注浆泵），BW-150型三缸泵为卧式往复单作用活塞泵。该泵具有两种缸径和四档速度，最大流量为150 L/min，最大压力可达7 MPa，外形尺寸长、宽、高为1840 mm×795 mm×995 mm，总重量600 kg。

气动注浆泵参数为：2ZBQ-30矿用气动注浆泵和2ZBQ-95/15矿用气动注胶泵均可使用。2ZBQ-30矿用气动注浆泵进气压力为0.5 MPa，排浆压力为3 MPa，排浆流量为30 L/min。2ZBQ-95/15矿用气动注胶泵进气压力为0.2～0.7 MPa，排浆压力为4.5 MPa，排浆流量为160 L/min。

2.3.3 单孔设计

轨道顺槽侧注浆孔钻进至设计位置后，退出钻杆，然后逐节往钻孔内依次安设注浆花管和注浆管，然后使用锚固剂（或棉纱）封堵孔口，用铁丝绑扎固定牢靠，防止套管穿出，连接管路压注清水20 min后准备注浆。如图2。

使用BW-150型泥浆泵（或气动注浆泵）向注浆管内压注水泥浆液，以注浆固化顶板为目的，注浆量不受限制。若起压时，压力临近约2 MPa时停止注浆。

2.4 钻探注意事项

（1）钻场空间满足钻探需求，钻场底板残煤要清理干净，保证实底，钻场周围支护有效，挖好毛水沟，完善排水系统，无安全隐患方可开工。

（2）钻孔开孔位于3煤层，由于穿过松散煤体，在各孔钻探期间，施工现场必须配备一台便携式甲烷-氧气两用仪，悬挂在施工现场，出现异常情况时，及时将现场情况汇报处理。

（3）KHYD-75diA型钻机钻进期间，当班负责人及安检工要检查工作地点的顶板及煤帮情况，无安全隐患方可开工。

（4）钻探期间（轨道顺槽侧）若发现返水不正常，停止钻进，轻微回撤钻杆，连接注浆管向孔内注LFM充填材料、水泥或水泥-水玻璃双液浆充填空洞，然后用水冲管，等浆液凝固后继续钻进。

（5）下管期间如出现塌孔等造成下管困难情况时，可采用人工或钻机带进方式，如确实无法继续下管时，根据实际下管长度考虑直接注浆或重打钻孔，相关情况及时汇报处理。

（6）钻孔大量注浆期间（轨道顺槽侧），应全程使用水泥单液浆（根据现场情况或水泥、水玻璃双液浆）进行注浆，浆液浓度先采用稀浆液进行注浆，根据注浆量及跑浆情况，可采用间歇注浆或适当增大浆液浓度。

（7）注浆前确保注浆材料准备充足，注浆期间，须尽可能保证连续注浆，合理安排施工工序，保证单孔连续注浆（含交接班期间），无特殊情况一般不得随意长时间停注。

（8）轨道顺槽侧钻孔钻探过程中，施工地点拉线警戒，严禁钻杆正后方站人。

（9）施工期间出现险情时及时通知受威胁的施工人员撤离。

3 效果

（1）三个钻孔每个钻孔注浆量均不少于2 t，有效地控制了顶板的破碎及裂隙空洞状况，顶板支护有效。

（2）煤体在超前注浆的措施下粘合成一个整体，有效地保证了顶板的完整性。

（3）工作面回采到老切眼位置时顶板管理为重中之重，通过超前精准注浆，将附近破碎煤体粘合在一起，确保顶板的稳定性，对于顶板管理是行之有效的一种安全手段。