浅谈松软煤层冒落区注浆加固掘进施工

王安宇

摘 要：依据煤矿地质资料，结合8#、9#煤局部赋存情况，对轨道巷掘进工作面的现场情况进行深入分析，对有机高分子化学注浆加固材料固特珑和充填材料马浮因的性质进行研究。综合几个方面的情况，设计钻孔布置图，确定加固施工方案和工艺要求，并提出几点重要的安全注意事项。

关键词：支护；冒顶区；松散破碎煤岩；再生顶板

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）16-0006-02

1 概况

煤矿轨道巷掘进工作面布置在9#煤层中，9#煤位于8#煤下5.06～31.14 m处，平均距离14.55 m。9#煤层间距变化受屯兰砂岩体发育的影响，煤厚0.63～3.29 m，平均厚度为1.88 m，顶板为泥质岩或粉砂岩。8#煤位于太原组下部，煤厚1.99～5.62 m，平均厚度为3.99 m，结构较为复杂，有0～4层夹石；顶板为L1石灰岩，局部灰岩缺失，代之以砂岩；底板多为泥岩。巷道沿顶板掘进，已掘进成巷700 m，梯形工字钢支护为净宽×净高=3 200 mm×2 600 mm。巷道迎头揭露小窑巷道无水和瓦斯。顶煤局部松散破碎，已冒顶，形成长×宽×高=8 000 mm×4 000 mm×5 000 mm的冒顶区。巷道正前冒落段9#煤顶板完全垮落，形成松散破碎的煤岩堆积物，巷道掘进支护困难。

2 注浆材料

结合煤矿的实际情况，采用有机高分子化学加固材料固特珑和充填材料马浮因相结合的注浆方案，进行注浆加固后施工。

固特珑注浆加固材料是一种高分子聚合物，具有较好的渗透性，与煤岩体均有较高的黏合力，在压力作用下可渗透到微裂隙之中，混合后反应膨胀凝固，形成致密的网络骨架体，对松散破碎带起到有效的固结作用。固特珑的性能指标如表1所示。

表1 固特珑的主要技术指标

序号 技术参数 技术指标

1 固结体密度 200～1 250 kg/m3

2 双液混合比 1∶1

3 膨胀倍数 0～8

4 抗压强度 5～50 MPa

5 黏结强度 1～5 MPa

6 终凝时间 30～60 s（可调节）

7 浆液黏度 250～400 mPa·s

8 存储期 6个月（常温）

3 注浆设备

钻孔施工使用的是ZQS-50型风动钻机，注浆钻杆按设计钻孔长度配备，并配备相应数量的Φ28 mm钻头。封孔、注浆采用QB6C型气动高压双液化学注浆泵，气动高压双液化学注浆泵如图1所示。与注浆设备配套的进风管路为20 m长的Φ19 mm高压风管，出浆管规格为Φ10 mm，长度为10 m、5 m、2 m的各若干根。

4 施工方案确定

4.1 冒顶区支护

掘进工作面揭露小窑巷道冒顶区域、顶部和巷帮的岩层松散、破碎、易冒落。人工架设支架接顶易冒落伤人，使用充填材料马浮因（MF-2型）可架设木支架假顶。充填马浮因膨胀充填材料接顶，可首先对冒落区进行封闭支护，防止掉落煤岩伤人。

4.2 冒落段加固

掘进工作面巷道正前冒落段煤岩混合物松散堆积，继续开挖将造成前方松散煤岩混合物垮落，无法形成顶板支护。将超前加固轨道巷冒落区松软、破碎的煤岩混合物胶结，形成以煤岩为骨架的固体胶合物。保持空顶距离不超1 m进行掘进施工，严格执行作业规程中规定的相关技术要求，在掘进开挖后，揭露人工假顶。形成有效支护之前，人工假顶可保证松散、破碎的煤岩混合物不垮落或使垮落量减少，以满足掘进支护和安全生产的需求，为安全、快速地掘进创造良好的条件。

摘 要：依据煤矿地质资料，结合8#、9#煤局部赋存情况，对轨道巷掘进工作面的现场情况进行深入分析，对有机高分子化学注浆加固材料固特珑和充填材料马浮因的性质进行研究。综合几个方面的情况，设计钻孔布置图，确定加固施工方案和工艺要求，并提出几点重要的安全注意事项。

关键词：支护；冒顶区；松散破碎煤岩；再生顶板

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）16-0006-02

1 概况

煤矿轨道巷掘进工作面布置在9#煤层中，9#煤位于8#煤下5.06～31.14 m处，平均距离14.55 m。9#煤层间距变化受屯兰砂岩体发育的影响，煤厚0.63～3.29 m，平均厚度为1.88 m，顶板为泥质岩或粉砂岩。8#煤位于太原组下部，煤厚1.99～5.62 m，平均厚度为3.99 m，结构较为复杂，有0～4层夹石；顶板为L1石灰岩，局部灰岩缺失，代之以砂岩；底板多为泥岩。巷道沿顶板掘进，已掘进成巷700 m，梯形工字钢支护为净宽×净高=3 200 mm×2 600 mm。巷道迎头揭露小窑巷道无水和瓦斯。顶煤局部松散破碎，已冒顶，形成长×宽×高=8 000 mm×4 000 mm×5 000 mm的冒顶区。巷道正前冒落段9#煤顶板完全垮落，形成松散破碎的煤岩堆积物，巷道掘进支护困难。

2 注浆材料

结合煤矿的实际情况，采用有机高分子化学加固材料固特珑和充填材料马浮因相结合的注浆方案，进行注浆加固后施工。

固特珑注浆加固材料是一种高分子聚合物，具有较好的渗透性，与煤岩体均有较高的黏合力，在压力作用下可渗透到微裂隙之中，混合后反应膨胀凝固，形成致密的网络骨架体，对松散破碎带起到有效的固结作用。固特珑的性能指标如表1所示。

表1 固特珑的主要技术指标

序号 技术参数 技术指标

1 固结体密度 200～1 250 kg/m3

2 双液混合比 1∶1

3 膨胀倍数 0～8

4 抗压强度 5～50 MPa

5 黏结强度 1～5 MPa

6 终凝时间 30～60 s（可调节）

7 浆液黏度 250～400 mPa·s

8 存储期 6个月（常温）

3 注浆设备

钻孔施工使用的是ZQS-50型风动钻机，注浆钻杆按设计钻孔长度配备，并配备相应数量的Φ28 mm钻头。封孔、注浆采用QB6C型气动高压双液化学注浆泵，气动高压双液化学注浆泵如图1所示。与注浆设备配套的进风管路为20 m长的Φ19 mm高压风管，出浆管规格为Φ10 mm，长度为10 m、5 m、2 m的各若干根。

4 施工方案确定

4.1 冒顶区支护

掘进工作面揭露小窑巷道冒顶区域、顶部和巷帮的岩层松散、破碎、易冒落。人工架设支架接顶易冒落伤人，使用充填材料马浮因（MF-2型）可架设木支架假顶。充填马浮因膨胀充填材料接顶，可首先对冒落区进行封闭支护，防止掉落煤岩伤人。

4.2 冒落段加固

掘进工作面巷道正前冒落段煤岩混合物松散堆积，继续开挖将造成前方松散煤岩混合物垮落，无法形成顶板支护。将超前加固轨道巷冒落区松软、破碎的煤岩混合物胶结，形成以煤岩为骨架的固体胶合物。保持空顶距离不超1 m进行掘进施工，严格执行作业规程中规定的相关技术要求，在掘进开挖后，揭露人工假顶。形成有效支护之前，人工假顶可保证松散、破碎的煤岩混合物不垮落或使垮落量减少，以满足掘进支护和安全生产的需求，为安全、快速地掘进创造良好的条件。

摘 要：依据煤矿地质资料，结合8#、9#煤局部赋存情况，对轨道巷掘进工作面的现场情况进行深入分析，对有机高分子化学注浆加固材料固特珑和充填材料马浮因的性质进行研究。综合几个方面的情况，设计钻孔布置图，确定加固施工方案和工艺要求，并提出几点重要的安全注意事项。

关键词：支护；冒顶区；松散破碎煤岩；再生顶板

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）16-0006-02

1 概况

煤矿轨道巷掘进工作面布置在9#煤层中，9#煤位于8#煤下5.06～31.14 m处，平均距离14.55 m。9#煤层间距变化受屯兰砂岩体发育的影响，煤厚0.63～3.29 m，平均厚度为1.88 m，顶板为泥质岩或粉砂岩。8#煤位于太原组下部，煤厚1.99～5.62 m，平均厚度为3.99 m，结构较为复杂，有0～4层夹石；顶板为L1石灰岩，局部灰岩缺失，代之以砂岩；底板多为泥岩。巷道沿顶板掘进，已掘进成巷700 m，梯形工字钢支护为净宽×净高=3 200 mm×2 600 mm。巷道迎头揭露小窑巷道无水和瓦斯。顶煤局部松散破碎，已冒顶，形成长×宽×高=8 000 mm×4 000 mm×5 000 mm的冒顶区。巷道正前冒落段9#煤顶板完全垮落，形成松散破碎的煤岩堆积物，巷道掘进支护困难。

2 注浆材料

结合煤矿的实际情况，采用有机高分子化学加固材料固特珑和充填材料马浮因相结合的注浆方案，进行注浆加固后施工。

固特珑注浆加固材料是一种高分子聚合物，具有较好的渗透性，与煤岩体均有较高的黏合力，在压力作用下可渗透到微裂隙之中，混合后反应膨胀凝固，形成致密的网络骨架体，对松散破碎带起到有效的固结作用。固特珑的性能指标如表1所示。

表1 固特珑的主要技术指标

序号 技术参数 技术指标

1 固结体密度 200～1 250 kg/m3

2 双液混合比 1∶1

3 膨胀倍数 0～8

4 抗压强度 5～50 MPa

5 黏结强度 1～5 MPa

6 终凝时间 30～60 s（可调节）

7 浆液黏度 250～400 mPa·s

8 存储期 6个月（常温）

3 注浆设备

钻孔施工使用的是ZQS-50型风动钻机，注浆钻杆按设计钻孔长度配备，并配备相应数量的Φ28 mm钻头。封孔、注浆采用QB6C型气动高压双液化学注浆泵，气动高压双液化学注浆泵如图1所示。与注浆设备配套的进风管路为20 m长的Φ19 mm高压风管，出浆管规格为Φ10 mm，长度为10 m、5 m、2 m的各若干根。

4 施工方案确定

4.1 冒顶区支护

掘进工作面揭露小窑巷道冒顶区域、顶部和巷帮的岩层松散、破碎、易冒落。人工架设支架接顶易冒落伤人，使用充填材料马浮因（MF-2型）可架设木支架假顶。充填马浮因膨胀充填材料接顶，可首先对冒落区进行封闭支护，防止掉落煤岩伤人。

4.2 冒落段加固

掘进工作面巷道正前冒落段煤岩混合物松散堆积，继续开挖将造成前方松散煤岩混合物垮落，无法形成顶板支护。将超前加固轨道巷冒落区松软、破碎的煤岩混合物胶结，形成以煤岩为骨架的固体胶合物。保持空顶距离不超1 m进行掘进施工，严格执行作业规程中规定的相关技术要求，在掘进开挖后，揭露人工假顶。形成有效支护之前，人工假顶可保证松散、破碎的煤岩混合物不垮落或使垮落量减少，以满足掘进支护和安全生产的需求，为安全、快速地掘进创造良好的条件。