孟村煤矿回采工作面过断层注浆加固施工应用

曹天章 韩 帅

（渭南陕煤启辰科技有限公司，陕西 渭南 714000）

1 工程概况

孟村煤矿位于陕西省长武县，主采煤层为侏罗系中统延安组4号煤层。401101工作面采用综放机械化采煤方法，煤层均厚20 m。根据两巷掘巷揭露的相关地质资料，回采至里程1480 m时，运顺揭露DF29正断层，H=15～18 m、∠60°～70°，斜穿整个工作面，预计断层对工作面回采走向方向影响长度约320 m。推采过程中局部区段可能割岩，过断层期间工作面顶板破碎，易发生煤壁片帮、漏顶隐患，且随着推采向机尾方向逐渐位移。在工作面煤壁揭露岩石，煤机无法正常截割时，采取爆破辅助破岩；对煤壁酥软破碎区域采用矿用有机加固材料SCPJG-1进行超前预注浆加固，以保证工作面高效推采。

2 注浆加固技术基本原理

注浆加固技术是将SCPJG-1注浆材料通过双液注浆设备注到围岩体中，从而在裂隙或松散体中扩散，在较短时间内迅速固结硬化，充满煤岩体裂隙，从而形成网络状结构，将原来破碎的、松散的、不连续的受力体胶结成连续、完整的高强受力体，从而达到稳定煤壁围岩的目的[1]。与水泥基类注浆材料相比，注浆材料通过设备注入围岩后，能快速将破碎围岩体固结形成整体，给锚索吊挂提供了可靠的着力基础，在结构上修复破碎围岩的缺陷，增强其力学性能，提高煤岩体的整体稳定性[2-3]。

3 注浆加固设计方案

3.1 方案设计

401101工作面机头部分推进到距断层面10 m时，对机头20 m范围进行超前预注浆加固，之后注浆区域紧跟断层面，以保护断层面两侧10～15 m内的煤壁稳定，直至回顺完全推过断层为止。

钻孔设计孔深为6 m，沿切眼方向孔间距为1.75 m，即相邻支架煤壁中间（如图1）；孔径为Φ42 mm，钻孔开孔在前探梁下方500 mm处，倾角约15°仰角，施工用ZTY-28风钻开孔（如图2）。工作面超前注浆每3.2 m（约为割4刀煤）注浆一次，以保证注浆推采方向加固区域衔接紧密，直至通过DF29断层破碎带结束注浆。

图1 工作面注浆钻孔平面布置图（mm）

图2 注浆加固钻孔设计剖面图（mm）

注浆设备采用专用气动高压双液注浆泵，为保证注浆效果，单孔注浆量应不少于1.0 t。钻孔参数及具体注浆量由现场技术人员和区队跟班队根据现场实际情况调节。

3.2 注浆相关参数

（1）注浆量。根据现场情况可适当调整，运输顺槽、回风顺槽顶板钻孔及两帮单孔设计注浆量约0.4 t，工作面超前预注浆单孔设计注浆量约1 t。

（2）注浆压力。施工地点供风能力不低于4 m3/min，供风压力不小于0.5 MPa，注浆压力应不小于4 MPa。

（3）扩散半径。预计浆液在本工作面的扩散半径均在2～6 m，扩散范围受工作面破碎区域裂隙发育影响，煤岩体在各个方向的扩散距离并非均匀，与其注浆煤岩体孔隙、注浆压力和注浆材料性能等因素密切相关。

（4）注浆顺序。注浆顺序根据地质条件、现场环境及注浆目的来确定。根据现场工况，本工作面断层破碎区域裂隙非常发育，可采用间隔跳孔注浆方式减少串浆，提高注浆效果。

3.3 注浆工艺流程

（1）施工工序

标孔→钻孔→检查钻孔质量→安装注浆管及封孔部件→封孔→准备浆液→开泵注浆→凝固→检查注浆质量→验收→进尺。

（2）注浆工艺流程（图3）

图3 注浆加固工艺流程图

3.4 注浆过程

在401101工作面预计施工加固范围320 m，实际施工加固范围350 m，累计注726个孔，孔深均为6.0 m，安装无缝注浆套管726根，累计消耗注浆加固材料72 306桶，共计1800余吨。

4 结论

（1）与传统注浆工艺相比，矿用有机加固材料SCPJG-1施工工艺简单，仅需气动双液注浆泵及配套高压胶管即可施工，施工过程安全高效，无需接电，注浆完成后当班割煤即可见效果。

（2）注浆工艺采用循环注浆，每日割煤4刀后注下一轮。施工采用隔孔施工以防止因注浆时浆料窜孔造成注浆孔报废和浆液外流浪费。加固范围以保护断层面两侧10～15 m为前提，保证了加固范围的接茬衔接，防止漏顶、掉顶现象发生。

（3）初次注浆加固后立即进行钻孔窥视技术检验注浆加固效果，准确掌握相关参数，然后结合当班割煤情况优化下一轮的注浆加固施工参数，以保证后期注浆加固效果。

（4）推采过程中煤壁基本无片帮，顶板煤岩体完整，架前及架顶顶板完整，为工作面日常检修争取了时间，也给正常推采提供了非常有利的条件，达到加固断层目的，保证工作面安全推采350余米。