回采工作面礦壓顯現(xiàn)下的煤柱注漿技術(shù)實(shí)驗(yàn)

謝明亮

（西山煤電股份公司 鎮(zhèn)城底礦，山西 古交 030200）

回采工作面在推進(jìn)過程中會出現(xiàn)礦山壓力顯現(xiàn)，伴隨而來的是煤柱受到回采壓力，如果工作面回采的同時在采面煤柱另側(cè)布置有巷道，則可能出現(xiàn)巷道被壓垮的現(xiàn)象。針對此問題，西山煤電股份公司鎮(zhèn)城底礦在22620綜采工作面運(yùn)輸巷和22618回風(fēng)巷之間的煤柱進(jìn)行了煤柱注漿技術(shù)實(shí)驗(yàn)。

1 礦井概述

鎮(zhèn)城底礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150萬t／年，2008年礦井核定生產(chǎn)能力為190萬t／年。本井田含煤地層為二迭系山西組及石炭系太原組，可采煤層8組，現(xiàn)采煤層為2.3#和8#.所含煤層煤質(zhì)以肥煤、焦煤為主。采區(qū)內(nèi)傾斜或走向長壁布置工作面，工作面裝備為全套綜采設(shè)備，采煤實(shí)現(xiàn)了100%機(jī)械化。

22620工作面井下位于南六采區(qū)，所采煤層為2.3#煤層，煤層穩(wěn)定，工作面整體呈一向斜構(gòu)造。煤層厚度3.37m，煤層結(jié)構(gòu)為2.17（0.49）0.71m，煤層傾角為6°.該工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化一次采全高采煤法開采，全部垮落法管理頂板，割煤高度3.25～3.57m.22620皮帶巷（寬×高）為4200mm×3000mm，采用錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿規(guī)格為d20mm×2200mm左旋螺紋鋼，間排距為0.95m×0.9m.

22618回風(fēng)巷所采煤層為2.3#煤，沿2.3#煤頂板掘進(jìn)，煤層穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)：2.30（0.50）0.70，煤層厚度為3.50m左右，煤層整體呈單斜構(gòu)造，大致由北向南西傾斜，煤層傾角平均為7°.22618回風(fēng)巷（寬×高）為4100mm×2950mm采用錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿規(guī)格為d20mm×2200mm左旋螺紋鋼，間排距為0.95m×0.9m.22620、22618工作面煤層頂、底板情況一覽表見表1，表2.

表1 22620工作面煤層頂、底板情況表

表2 22618工作面煤層頂、底板情況表

2 施工設(shè)計(jì)

2.1 注漿材料的選擇

美固MP364為新一代硅酸鹽注漿樹脂，是適合煤礦使用的專有注漿產(chǎn)品。

2.1.1 材料性能

美固MP364礦物樹脂是一種快速凝固、不發(fā)泡的無機(jī)樹脂。其由兩種獨(dú)立成分構(gòu)成，使用時按照1∶1的體積比混合。其具有如下特點(diǎn)：

1）良好的滲透性，其漿液可滲透到0.14mm的縫隙。

2）與水不反應(yīng)，施工環(huán)境有無水對其反應(yīng)過程及最終性能無任何影響。

3） 黏結(jié)強(qiáng)度大，最終黏結(jié)強(qiáng)度達(dá) 3.5 MPa以上。

4）承壓能力強(qiáng)，單軸壓縮強(qiáng)度達(dá)50MPa以上。

5）反應(yīng)溫度低，其反應(yīng)溫度低于120℃.

6）本身具有阻燃性（符合MT113-1995煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)要求）。

2.1.2 美固MP364的優(yōu)勢

1）反應(yīng)釋放熱量低，反應(yīng)溫度低于120℃，聚氨酯通常在140℃以上。

2）環(huán)境中的水不會增加其反應(yīng)放熱量，可保證在潮濕煤巖體環(huán)境中安全使用；而聚氨脂遇水后溫度會急劇升高。

3）A組分是無機(jī)材料（不燃），絕對安全可靠。4）強(qiáng)度發(fā)展快，30min后黏結(jié)強(qiáng)度可達(dá)3MPa，聚氨酯只有約1MPa.5）本身具有阻燃性，不需要添加任何阻燃劑。6）不發(fā)泡，彈性模量相對較大。

2.2 施工方案

2.2.1 注漿孔的布置

22620皮帶巷與22618回風(fēng)巷間煤柱寬20m，在22618回風(fēng)巷注漿段煤柱煤幫布置5個鉆孔，孔深6 m，注漿段為10m（見圖1）；在22620皮帶巷注漿段煤柱煤幫布置5個鉆孔，孔深6m，注漿段為15m（見圖2）.其中兩側(cè)注漿范圍有5m重合（見圖3），合計(jì)煤柱注漿段為20m.兩巷注漿孔均為底部布置3個注漿孔距底部1.5m，頂部布置2個注漿孔距頂部1.3m.

2.2.2 注漿應(yīng)注意的事項(xiàng)

先從22620運(yùn)輸巷注漿，注漿順序?yàn)?#孔、4#孔、2#孔、5#孔、3#孔，再從22618回風(fēng)巷注漿，注漿順序?yàn)?#孔、4#孔、2#孔、5#孔、3#孔。每孔注漿1t，遇到從裂隙冒出，則使用煤塊、面紗封堵，如果不斷出現(xiàn)大量冒漿，則停止注漿，在下個注漿孔繼續(xù)注漿。如果發(fā)現(xiàn)注漿速度過快，則應(yīng)停止注漿，防止將材料全部注入較大裂隙帶而不能起到較好的注漿效果，等待一段時間后，再繼續(xù)注漿。

圖1 22618回風(fēng)巷注漿孔布置示意圖

圖2 22620運(yùn)輸巷注漿孔布置示意圖

圖3 觀測點(diǎn)布置圖

3 注漿段巷道的觀測

3.1 注漿段巷道觀測點(diǎn)的選擇及觀測方法

在22618回風(fēng)巷選擇5個測點(diǎn)：a、b、c、d、e.a點(diǎn)距1#孔注漿段前15m，b點(diǎn)為1#孔位置，c點(diǎn)為2#孔位置，d點(diǎn)為3#孔位置，e點(diǎn)為3#注漿段后5m；在22620運(yùn)輸巷選擇5個測點(diǎn).a、b、c、d、e.a點(diǎn)距1#孔注漿段前5m.b點(diǎn)為1#孔位置，c點(diǎn)為2#孔位置，d點(diǎn)為3#孔位置，e點(diǎn)為3#注漿段后15m.其中a、e點(diǎn)作為對比點(diǎn)，兩點(diǎn)不在注漿段內(nèi)。各測點(diǎn)均做好標(biāo)記，在兩條巷道注漿完成后，開始進(jìn)行觀測，記錄巷道變形，測量巷道推進(jìn)過程中高度、寬度值。每3天測一次數(shù)據(jù)，采過注漿段后繼續(xù)觀測，直至巷道穩(wěn)定。

3.2 觀測記錄結(jié)果對比分析

22620運(yùn)輸巷、22618回風(fēng)巷注漿觀測記錄表見表3，表4.

表3 22620皮帶巷注漿觀測記錄表

表4 22618回風(fēng)巷注漿觀測記錄表

由表3，表4可以看出，巷道在回采工作面推過前后，注漿段巷道變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未注漿段巷道變形量，在22620回采工作面采過后，22618回風(fēng)巷注漿段巷道受到的影響較小，而未注漿的巷道則產(chǎn)生了較大的變形。

4 結(jié) 論

通過此實(shí)驗(yàn)證明：采取注漿加固煤柱的方法可以有效保護(hù)回采工作面相鄰巷道。建議在實(shí)際工作中要根據(jù)實(shí)際情況，選擇從回采工作面巷道側(cè)注漿，相鄰需保護(hù)巷道側(cè)注漿或者從煤柱兩面均注漿。