采煤工作面斷層超前治理技術(shù)研究

張敦喜，楊張杰，王慶牛，李世輝

（1.淮河能源控股有限責(zé)任公司 煤業(yè)分公司，安徽 淮南 232171； 2.安徽省煤炭科學(xué)研究院，安徽 合肥 230001）

0 引 言

斷層是煤礦開采過程中常見的、隱患突出的地質(zhì)構(gòu)造，斷層構(gòu)造區(qū)煤巖體原始構(gòu)造應(yīng)力明顯，區(qū)域內(nèi)煤巖體裂隙高度發(fā)育，巖層完整程度差，強(qiáng)度低［1-3］。 當(dāng)工作面推進(jìn)至斷層附近時，原本裂隙發(fā)育的煤巖體在工作面采動超前支承壓力及斷層活化耦合雙重作用下，強(qiáng)度進(jìn)一步降低，極易造成工作面開采區(qū)域內(nèi)大尺度頂板巖塊超前抽冒及煤壁片幫；煤巖層的穩(wěn)定性進(jìn)一步弱化，極易導(dǎo)致支架位態(tài)變差，支護(hù)阻力難以保證，增加了頂板事故的發(fā)生概率［4-6］。 目前，國內(nèi)外許多學(xué)者對工作面斷層治理也進(jìn)行了大量研究。 朱硯秋等［7］對兩盤工作面依次回采對斷層活化的影響、斷層帶的應(yīng)力變化規(guī)律及突水路徑的形成進(jìn)行研究，認(rèn)為斷層界面的垂直應(yīng)力隨工作面的推進(jìn)呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。 孟召平等［8］系統(tǒng)研究了斷裂結(jié)構(gòu)面對回采工作面礦壓分布和頂板穩(wěn)定性的影響，將回采工作面頂板斷裂結(jié)構(gòu)面分為3 種典型組合類型，研究了工作面開采過程中3 種組合類型的穩(wěn)定性關(guān)系。 呂兆海等［9］通過物理相似模擬和數(shù)值計算，揭示了斷層區(qū)工作面上下盤巖層運(yùn)移，破壞特征和煤巖體應(yīng)力與變形時空演化過程和規(guī)律，并針對具體工程案例，提出了預(yù)注漿耦合加固（Pre-Grouting Coupling Reinforce?ment，PCCR）方法。 于秋鴿等［10］通過理論計算和數(shù)值模擬的方法，得到了采動影響下的斷層滑移力學(xué)判據(jù)及斷層滑移的主要影響因素，研究了工作面推進(jìn)結(jié)束后的斷層面應(yīng)力特征和斷層滑移情況并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。 筆者以淮南礦區(qū)潘二礦12223 工作面過3 號異常區(qū)斷層組，張集礦1612A 工作面過F1611A76 斷層及1613A 工作面過F1613A78 斷層為工程背景，在研發(fā)用于工作面過斷層的超前預(yù)加固無機(jī)復(fù)合注漿材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)采煤工作面中斷層的產(chǎn)狀特征及賦存條件，提出了工作面斷層超前治理預(yù)注漿鉆孔布置的3 種不同形式，并進(jìn)行了工程實(shí)踐，以期對采煤工作面過斷層提供借鑒。

1 工程概況

淮南礦區(qū)為一邊緣褶皺斷裂發(fā)育，內(nèi)部褶皺較開闊、軸向NWW 方向、樞紐向東傾伏的復(fù)向斜構(gòu)造。 區(qū)內(nèi)大中型斷層按傾向可分為5 組，以傾向SSW 為主，N、NWW、SEE、NNE 次之；其中SSW、N、NWW、SEE 方向正斷層發(fā)育；SSW、NNE 方向逆斷層較發(fā)育［11-14］。 大中型斷層附近次生斷層更為發(fā)育，多呈斷層組出現(xiàn)，如潘二礦11123 工作面發(fā)育76 條斷層，回采范圍內(nèi)斷層67 條，形成多組斷層，組內(nèi)斷層最大落差9 m，其中落差不小于2 m 的斷層20條；張集礦1613（3）工作面回采范圍內(nèi)運(yùn)輸巷共揭露斷層6 條，軌道巷共揭露斷層6 條，區(qū)段平巷揭露相同斷層2 條，總計揭露斷層10 條，其中落差大于2 m 的斷層6 條，斷層最大落差6.2 m。 據(jù)統(tǒng)計，目前淮南礦區(qū)所屬礦井每月正在回采的工作面約26個，其中過斷層工作面多達(dá)18 ～20 個，占采煤工作面總數(shù)的70%以上。

為應(yīng)對斷層構(gòu)造帶對工作面回采影響，以前淮南礦區(qū)各生產(chǎn)礦井主要采取被動處理方式。 當(dāng)斷層落差較小時，只有當(dāng)頂板漏冒后才采取注化學(xué)材料臨時固幫、固頂?shù)却胧?這種被動的處理方式多依賴基層管理人員的經(jīng)驗(yàn)，極大地增加了管理的不確定性，減緩了工作面的推進(jìn)速度。 如潘二礦A 組煤11123 工作面在通過最大落差僅3.5 m 的2 號斷層異常區(qū)時，日推進(jìn)度僅1.1 m，平均日產(chǎn)僅2 118 t；張集礦1612（3）工作面在通過落差為4.5 m 的F1612（3）27 斷層時，由于片幫漏頂，共費(fèi)時2 個多月才擺脫斷層的影響，期間還發(fā)生人員受傷事故。 當(dāng)工作面斷層落差較大，且頂?shù)装鍨閳杂驳纳皫r或斷層處在風(fēng)氧化帶附近時，一般采用跳采方式避開斷層，如張集礦1413（3）工作面過Fw201（落差5.5 ～8.0 m）斷層，顧北礦1552（3）工作面過F99（落差5.3 ～7.5 m）斷層，均因斷層落差較大，采用重新掘進(jìn)開切眼跳采方式避開斷層。

2 斷層超前治理思路

斷層治理思路：根據(jù)斷層產(chǎn)狀及方位，分析斷層影響范圍，通過選擇適宜長鉆孔注漿的材料，在鉆孔測斜驗(yàn)證、精準(zhǔn)鉆孔的基礎(chǔ)上，在工作面回采至斷層影響區(qū)域之前進(jìn)行超前高壓預(yù)注漿，實(shí)現(xiàn)超前靶向治理，提前加固斷層區(qū)域煤巖體。 基于上述思路，提出了井上、井下區(qū)域治理和工作面內(nèi)局部治理相結(jié)合的斷層治理對策。

1）一般情況下，工作面斷層治理均采取井下區(qū)域治理和工作面內(nèi)局部治理相結(jié)合的方式。 井下區(qū)域治理是指工作面回采至距離斷層影響區(qū)域不少于300 m 時，在工作面兩巷內(nèi)通過精準(zhǔn)鉆孔，采用不析水沉淀、適合遠(yuǎn)距離注漿的無機(jī)注漿材料對斷層影響區(qū)域進(jìn)行預(yù)注漿加固，工作面內(nèi)局部處理是指采用有機(jī)快速化學(xué)注漿材料對工作面煤壁進(jìn)行局部注漿加固。

2）井上區(qū)域治理要結(jié)合瓦斯及防治水工程開展；若工作面斷層附近有陷落柱等構(gòu)造異常帶，則考慮地面區(qū)域治理方法，即通過地面鉆孔進(jìn)行超前預(yù)注漿加固。

3）為了減少鉆孔工作量，充分利用“一巷多用”、“一孔多用”，利用現(xiàn)有的觀測孔、放水檢測孔等進(jìn)行注漿。

3 斷層超前治理技術(shù)

3.1 注漿材料研發(fā)

工作面斷層破碎帶超前預(yù)注漿加固材料漿液的可注性及其力學(xué)性質(zhì)是決定注漿效果的關(guān)鍵因素［15-20］，而注漿材料的成本及漿液消耗量又決定了注漿加固技術(shù)的經(jīng)濟(jì)合理性。 因此注漿材料的選取是決定斷層注漿改性效果的先決條件，斷層破碎帶注漿材料應(yīng)滿足如下條件：①注漿液有良好的流動性且凝固時間可調(diào)，能夠較好控制漿液實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送及擴(kuò)散；②注漿液與破碎圍巖應(yīng)有較強(qiáng)的膠結(jié)性且結(jié)石體具有較高的抗壓強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度，保持加固巖層碎而不落；③注漿材料應(yīng)阻燃、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。 基于上述要求，開發(fā)了一種用于工作面過斷層的超前預(yù)加固無機(jī)復(fù)合注漿材料，該材料具有以下特性。

1）固結(jié)體強(qiáng)度高。 取朱集東礦1122（3）工作面DF112 斷層區(qū)域煤體和頂板矸石，矸石以泥巖為主，按照篩選后體積比（矸石與煤塊體積比為2 ∶1）充填于實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)，空隙分布形態(tài)與空隙率盡量滿足斷層破碎帶實(shí)際條件，孔隙率在1%～4%，與斷層孔隙率接近，滿足相似條件。 矸石與煤塊混合注漿7 d后，取心后制作的試件單軸抗壓強(qiáng)度為21 ～24 MPa（圖1）。

2）材料殘余強(qiáng)度高。 研發(fā)的注漿材料為纖維復(fù)合材料，較各類水泥類材料脆性顯著降低，殘余強(qiáng)度得到顯著增強(qiáng)，在其破壞后由于碳纖維的存在，能夠保持巖塊斷而不散，達(dá)到碎而不落的效果。

圖1 固結(jié)體單軸抗壓強(qiáng)度Fig.1 Uniaxial compressive strength of consolidation

3）材料粒度小，漿液流動性好，地面注漿試驗(yàn)驗(yàn)證擴(kuò)散半徑能達(dá)到10 m 以上（裂隙寬度2 ～3 mm條件下）。

4）材料可注性好。 材料初凝時間5.5 h，終凝時間8 h，初凝時間長，滿足斷層破碎帶大流量、長距離注漿要求。

5）材料析水率基本為0，結(jié)石率100%，漿液穩(wěn)定性好，可有效防止?jié){液沉淀導(dǎo)致的空隙堵塞，避免注漿過程過早結(jié)束。

6）材料水灰比低。 水灰比0.3 ～0.4，能夠顯著改善過量的水導(dǎo)致的巖層弱化問題。

3.2 注漿機(jī)具選擇

斷層預(yù)注漿時，注漿壓力大，輸送距離遠(yuǎn)，漿液輸送量大，對注漿機(jī)具的要求更為嚴(yán)格。 因此，需確定合理注漿泵技術(shù)指標(biāo)，選擇匹配適合長鉆孔斷層預(yù)注漿加固工藝的注漿機(jī)具。 注漿設(shè)備機(jī)具設(shè)計選配應(yīng)遵循以下原則：①注漿泵額定功率與設(shè)計注漿量匹配；②注漿泵流量與設(shè)計注漿壓力匹配；③注漿泵注漿壓力與設(shè)計注漿距離匹配；③攪拌機(jī)功率與人工上料效率匹配。

經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)總結(jié)，給出注漿泵選型參考技術(shù)參數(shù)：

3.3 注漿鉆孔設(shè)計

3.3.1 鉆孔測斜

精準(zhǔn)鉆孔是斷層治理的關(guān)鍵，施工長距離鉆孔時，由于受鉆桿鉆頭自重及巖性差別等因素影響，鉆孔的終孔位置與設(shè)計位置會存在一定偏差，為了掌握長距離鉆孔終孔位置偏差，在淮南礦區(qū)多工作面鉆孔鉆進(jìn)過程中進(jìn)行了鉆孔測斜測試試驗(yàn)，結(jié)果表明：鉆孔孔深小于20 m 時，終孔位置與設(shè)計位置基本一致，當(dāng)孔深超過20 m 后，鉆孔終孔位置與設(shè)計位置均有一定偏差，一般孔深每增加20 m，終孔下沉0.6～0.8 m。

3.3.2 鉆孔設(shè)計原則

鉆孔是輸送注漿材料的主要通道，因此鉆孔的設(shè)計直接影響加固效果。 鉆孔設(shè)計必須遵循以下原則。

1）鉆孔施工時應(yīng)考慮煤層傾向、斷層產(chǎn)狀、開孔位置及鉆桿漂移等因素，根據(jù)鉆孔深度及測斜試驗(yàn)結(jié)果確定鉆孔控制層位。 若鉆孔深度小于20 m，設(shè)計終孔位于上翻盤（即正斷層下盤，逆斷層上盤）煤巖交界面以上1 m；若鉆孔深度大于20 m、小于40 m，設(shè)計終孔位于上翻盤煤巖交界面以上2 m；若鉆孔深度大于40 m、小于80 m，設(shè)計終孔位于上翻盤煤巖交界面以上3 m；若鉆孔深度大于80 m，設(shè)計終孔位于上翻盤煤巖交界面以上4 m。

2）與斷層面正交或斜交的各級鉆孔，理論上終孔位置水平方向要穿過斷層面3 m 左右。

3）根據(jù)漿液流動性仿真試驗(yàn)結(jié)果，相鄰注漿孔終孔平距控制在10～15 m。

4）鉆孔施工需進(jìn)行鉆孔測斜，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打鉆。

3.3.3 封孔方式

鉆孔的封孔質(zhì)量直接影響注漿的效果，因此封孔的質(zhì)量至關(guān)重要。 注漿孔的封孔方式采用“兩堵一注”耐高壓囊袋封孔（圖2），即在注漿孔內(nèi)設(shè)計封孔位置設(shè)置一個囊袋，在距孔口約0.2 m 位置設(shè)置另外1 個囊袋，通過囊袋上的注漿管注入封孔材料，待囊袋上的另1 個膠管出現(xiàn)返漿后，將返漿管扎牢，繼續(xù)注漿直至達(dá)到壓力1.5 ～2.0 MPa。 封孔要求：封孔膠囊須固定在直徑3.33 cm 注漿鋼管上，注漿鋼管長度比封孔長度長2 ～5 m，且封孔長度不小于15 m。

圖2 “兩堵一注”封孔示意Fig.2 “Two blocks and one grouting”seal hole indication

3.3.4 鉆孔布置方式

根據(jù)采煤工作面不同斷層產(chǎn)狀及分布，按照鉆孔利用率高、施工方便，且斷層加固區(qū)域全覆蓋的原則，鉆孔布置可分為回采巷道內(nèi)巷幫平行遞進(jìn)式鉆孔，鉆場內(nèi)集中扇形鉆孔及巷鉆結(jié)合3 種方式。

1）回采巷道內(nèi)巷幫平行遞進(jìn)式鉆孔。 適用條件：斷層組或斷層走向與工作面回采巷道走向夾角較小（小于45°）的單一斷層構(gòu)造帶。 鉆孔布置方式：在回采巷道內(nèi)垂直巷幫施工平行鉆孔，鉆孔深度遞進(jìn)式分布，鉆孔終點(diǎn)分布于工作面頂板。

2）鉆場內(nèi)集中扇形鉆孔。 適用條件：斷層走向與工作面回采巷道走向夾角較大（大于45°）的單一斷層構(gòu)造帶。 鉆孔布置方式：在斷層構(gòu)造帶附近鉆場內(nèi)施工扇形鉆孔，鉆孔直達(dá)斷層面，終孔穿過斷層面2～3 m。

3）巷鉆結(jié)合式鉆孔。 適用條件：煤層厚、落差大的斷層構(gòu)造帶。 鉆孔布置方式：沿斷層面施工1條措施巷，在措施巷內(nèi)采用短距離的平行孔或扇形孔對斷層進(jìn)行注漿加固。

3.3.5 預(yù)注漿工藝

1）巷幫平行遞進(jìn)式鉆孔預(yù)注漿工藝包括帷幕止?jié){層注漿、淺孔注漿、中深孔注漿及深孔注漿4步。 為避免注漿過程中漏漿、串漿，鉆孔施工完成后應(yīng)及時封孔并注漿。 ①帷幕止?jié){層注漿，加固巷幫煤體的同時形成封閉帷幕。 沿巷道走向，在斷層影響范圍內(nèi)施工巷幫水平鉆孔（五花型布置），鉆孔孔徑42 mm，孔深4 m，采用膠囊封孔，4 分鋼管注漿，注漿加固深度0 ～6 m，注漿壓力5 ～8 MPa；②淺孔注漿。 鉆孔孔徑94 mm，終孔位于上翻盤煤巖交界面以上1～2 m，孔深不超過30 m，注漿加固深度6 ～40 m，注漿壓力8～10 MPa；③中深孔注漿。 鉆孔孔徑94 mm，終孔位置位于上翻盤煤巖交界面以上3 m，孔深不超過60 m，注漿加固范圍40 ～70 m，注漿壓力10～15 MPa；④深孔注漿。 鉆孔孔徑94 mm，終孔位置位于上翻盤煤巖交界面以上4 m，孔深不超過120 m，注漿加固范圍70 ～120 m，注漿壓力15 ～20 MPa。

2）對于在鉆場內(nèi)集中扇形鉆孔方式，加固目標(biāo)是斷層面，終孔穿過上翻盤斷層面2 ～3 m 即可，為避免深孔高壓注漿過程中串漿漏漿，需要結(jié)合淺孔帷幕注漿施工，淺孔帷幕注漿工藝同上所述。

3）對于巷鉆結(jié)合方式，首先必須要進(jìn)行淺孔帷幕注漿，然后根據(jù)鉆孔設(shè)計原則，確定鉆孔注漿壓力。

4 斷層超前治理工程實(shí)踐

4.1 平行遞進(jìn)式鉆孔預(yù)注漿試驗(yàn)

4.1.1 工程概況

12223 工作面位于潘二礦西二采區(qū)第2 階段，該工作面3 號煤層厚0 ～7 m（平均厚4.5 m），煤層平均傾角為15°，煤層頂板為中粒細(xì)砂巖直覆。 該工作面3 號異常區(qū)有F12224-6∠60°落差3 m 斷層，F(xiàn)12224-6 ∠70°落差2 m 斷層，F(xiàn)12223-10 ∠75°落差7 m 斷層及F12224-28 ∠65°落差3 m 等4 條斷層，斷層組位于工作面收作區(qū)段。

4.1.2 預(yù)注漿方案設(shè)計

12223 工作面3 號異常區(qū)斷層組預(yù)加固采用平行遞進(jìn)式鉆孔預(yù)注漿方案，首先在12223 工作面上平巷退尺點(diǎn)1 007.5 ～1 095.0 m，共計87.5 m 范圍內(nèi)，施工2 排深4 m，直徑42 mm，間距3 m 的帷幕注漿孔，注漿壓力5 ～8 MPa；然后按淺孔（孔深30 m，孔徑94 mm）、中深孔（孔深80 m，孔徑94 mm）及深孔（孔深120 m，孔徑94 mm）平行遞進(jìn)式進(jìn)行預(yù)注漿加固，鉆孔布置如圖3 所示。

圖3 12223 工作面3 號異常區(qū)預(yù)加固設(shè)計Fig.3 Pre-reinforcement design of No.3 abnormal area in No.12223 working face

4.1.3 注漿實(shí)施情況及加固效果分析

1）12223 工作面3 號異常區(qū)在工作面上平巷采用了帷幕注漿、淺孔、中深孔和深孔相結(jié)合的4 步遞進(jìn)式注漿方案，施工深30 m 孔9 個，深80 m 孔9個，深120 m 孔9 個，共注新型無機(jī)復(fù)合注漿材料50 t。

2）采用YZG12 鉆孔成像及分析系統(tǒng)，對12223工作面3 號異常區(qū)注漿前后鉆孔情況進(jìn)行了對比分析，注漿前破碎帶四周裂隙發(fā)育，成孔困難，注漿后鉆孔內(nèi)表面光滑，成型較好，觀測段無塌孔。 工作面推進(jìn)至3 號異常區(qū)終采線位置時，工作面頂板及煤壁未發(fā)生漏冒及片幫現(xiàn)象，支架保持正常工作狀態(tài)，順利實(shí)現(xiàn)了支架安全回撤。 圖4 為斷層組附近回撤通道內(nèi)揭露的煤巖體漿液擴(kuò)散情況。

圖4 揭露部位漿液擴(kuò)散情況Fig.4 Distribution of slurry actually exposed underground

4.2 扇形集中鉆孔預(yù)注漿試驗(yàn)4.2.1 工程概況

張集礦1612A 工作面位于-492 m 水平西三一煤采區(qū)第2 個塊段，該工作面1 號煤層厚度2.1 ～9.1 m，平均6.3 m，煤層傾角8°～14°，平均9.5°。 煤層頂板為砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，層面有泥質(zhì)薄膜、并見白云母碎片，見大量泥質(zhì)包裹體，F(xiàn)1611A76（落差0.8 ～3.0 m）斷層貫穿整個工作面，影響工作面回采。

4.2.2 預(yù)注漿方案設(shè)計

斷層預(yù)注漿加固方案：同樣在鉆場及回采巷道幫部先進(jìn)行帷幕注漿，封堵鉆場及回采巷道幫注漿加固孔口位置圍巖表面裂隙，然后在鉆場內(nèi)采用?94 mm 鉆頭，按終孔穿過上翻盤斷層面2 ～3 m，相鄰孔平距10～15 m 施工扇形孔，同時在回采巷道內(nèi)施工平行孔，采用平行孔與扇形孔聯(lián)合布置進(jìn)行預(yù)注漿加固，鉆孔布置如圖5 所示。

4.2.3 注漿實(shí)施情況及加固效果分析

1）1612A 工作面F1611A76 斷層采用巷幫平行孔與鉆場扇形孔聯(lián)合布置進(jìn)行超前預(yù)注漿加固，鉆孔量累計長度2 357 m，注漿壓力15 ～22 MPa，共注新型無機(jī)復(fù)合注漿材料41.95 t。

2）上區(qū)段1611A 工作面通過F1611A76 斷層時，因未采用超前預(yù)注漿加固措施，頂板超前抽冒、片幫嚴(yán)重，雖然在工作面內(nèi)煤壁采用了注化學(xué)漿加固，但依然存在頂板超前抽冒問題，該斷層困擾工作面回采2 個多月，嚴(yán)重影響礦井產(chǎn)量和安全；而1612A 工作面過F1611A76 斷層時，因超前采取了預(yù)注漿加固治理措施，工作面通過該斷層用時僅15 d，平均日產(chǎn)達(dá)7 392 t，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。

圖5 1612A 面F1611A76 斷層預(yù)加固設(shè)計Fig.5 Pre-reinforcement design of No.F1611A76 fault in No.1612A working face

4.3 巷鉆結(jié)合斷層治理試驗(yàn)

4.3.1 工程概況

張集礦1613A 工作面距開切眼380 m 處在運(yùn)輸巷內(nèi)揭露F1613A78 斷層和F1613A78-1 伴生斷層，F(xiàn)1613A78 斷層落差5 m，傾角90°，與工作面夾角約13°；F1613A78-1 伴生斷層落差4 m，兩斷層影響回采范圍約40 m。

4.3.2 預(yù)注漿方案設(shè)計

1613A 工 作 面 煤 層 厚， F1613A78 斷 層 和F1613A78-1 伴生斷層疊加后落差近9 m，且傾角90°，因此無論在回采巷道內(nèi)還是在巷旁鉆場內(nèi)施工鉆孔，鉆孔均難以定位。 為確保定位精準(zhǔn)度，采取巷鉆結(jié)合方式超前治理斷層，即在兩斷層之間下盤沿F1613A78 斷層面施工1 條寬4.4 m×高3 m 措施巷，措施巷施工完成后，在措施巷內(nèi)施工注漿鉆孔（圖6）。

圖6 措施巷內(nèi)鉆孔布置方式Fig.6 Layout of boreholes in measure roadway

4.3.3 注漿實(shí)施情況及加固效果分析

1）1613A 工作面過F1613A78 斷層采用巷鉆結(jié)合方式進(jìn)行超前預(yù)注漿加固，大幅提高了打鉆精準(zhǔn)度，該斷層帶共注新型無機(jī)復(fù)合注漿材料31.24 t。

2）由于F1613A78 斷層及F1613A78-1 伴生斷層疊加后落差大，若不采取巷鉆結(jié)合方式超前治理斷層，則該工作面必須要重新掘進(jìn)開切眼采用跳采方式避開該斷層，而采用巷鉆結(jié)合方式超前治理斷層后，工作面通過該斷層用時僅14 d，平均日進(jìn)尺3 m，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。

5 結(jié) 論

1）研發(fā)的新型無機(jī)復(fù)合注漿材料，具有初期流動性好，水灰比低、結(jié)石率及殘余強(qiáng)度高、與煤巖體粘結(jié)性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足遠(yuǎn)距離斷層破碎帶預(yù)注漿加固要求。

2）在新型注漿材料研發(fā)，高壓注漿設(shè)備優(yōu)選的基礎(chǔ)上，結(jié)合采煤工作面不同斷層賦存條件，提出了巷幫平行遞進(jìn)式鉆孔，鉆場集中扇形鉆孔及巷鉆結(jié)合式鉆孔3 種工作面斷層超前治理預(yù)注漿鉆孔布置形式。

3）采取帷幕止?jié){配合“兩堵一注”等封孔工藝，減少漏漿，提高了注漿壓力，使斷層破碎帶注漿壓力普遍達(dá)到10 MPa 以上，確保了注漿效果。

4）張集礦、潘二礦等采煤工作面斷層破碎帶超前預(yù)注漿加固應(yīng)用結(jié)果表明，對斷層構(gòu)造帶進(jìn)行超前注漿加固，可有效降低采煤工作面片幫冒頂風(fēng)險，有利于工作面快速通過斷層，且經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。