回采工作面矿压显现下的煤柱注浆技术实验

谢明亮

（西山煤电股份公司 镇城底矿，山西 古交 030200）

回采工作面在推进过程中会出现矿山压力显现，伴随而来的是煤柱受到回采压力，如果工作面回采的同时在采面煤柱另侧布置有巷道，则可能出现巷道被压垮的现象。针对此问题，西山煤电股份公司镇城底矿在22620综采工作面运输巷和22618回风巷之间的煤柱进行了煤柱注浆技术实验。

1 矿井概述

镇城底矿设计生产能力为150万t／年，2008年矿井核定生产能力为190万t／年。本井田含煤地层为二迭系山西组及石炭系太原组，可采煤层8组，现采煤层为2.3#和8#.所含煤层煤质以肥煤、焦煤为主。采区内倾斜或走向长壁布置工作面，工作面装备为全套综采设备，采煤实现了100%机械化。

22620工作面井下位于南六采区，所采煤层为2.3#煤层，煤层稳定，工作面整体呈一向斜构造。煤层厚度3.37m，煤层结构为2.17（0.49）0.71m，煤层倾角为6°.该工作面采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤法开采，全部垮落法管理顶板，割煤高度3.25～3.57m.22620皮带巷（宽×高）为4200mm×3000mm，采用锚网支护，锚杆规格为d20mm×2200mm左旋螺纹钢，间排距为0.95m×0.9m.

22618回风巷所采煤层为2.3#煤，沿2.3#煤顶板掘进，煤层稳定，煤层结构：2.30（0.50）0.70，煤层厚度为3.50m左右，煤层整体呈单斜构造，大致由北向南西倾斜，煤层倾角平均为7°.22618回风巷（宽×高）为4100mm×2950mm采用锚网支护，锚杆规格为d20mm×2200mm左旋螺纹钢，间排距为0.95m×0.9m.22620、22618工作面煤层顶、底板情况一览表见表1，表2.

表1 22620工作面煤层顶、底板情况表

表2 22618工作面煤层顶、底板情况表

2 施工设计

2.1 注浆材料的选择

美固MP364为新一代硅酸盐注浆树脂，是适合煤矿使用的专有注浆产品。

2.1.1 材料性能

美固MP364矿物树脂是一种快速凝固、不发泡的无机树脂。其由两种独立成分构成，使用时按照1∶1的体积比混合。其具有如下特点：

1）良好的渗透性，其浆液可渗透到0.14mm的缝隙。

2）与水不反应，施工环境有无水对其反应过程及最终性能无任何影响。

3） 黏结强度大，最终黏结强度达 3.5 MPa以上。

4）承压能力强，单轴压缩强度达50MPa以上。

5）反应温度低，其反应温度低于120℃.

6）本身具有阻燃性（符合MT113-1995煤矿安全标准要求）。

2.1.2 美固MP364的优势

1）反应释放热量低，反应温度低于120℃，聚氨酯通常在140℃以上。

2）环境中的水不会增加其反应放热量，可保证在潮湿煤岩体环境中安全使用；而聚氨脂遇水后温度会急剧升高。

3）A组分是无机材料（不燃），绝对安全可靠。4）强度发展快，30min后黏结强度可达3MPa，聚氨酯只有约1MPa.5）本身具有阻燃性，不需要添加任何阻燃剂。6）不发泡，弹性模量相对较大。

2.2 施工方案

2.2.1 注浆孔的布置

22620皮带巷与22618回风巷间煤柱宽20m，在22618回风巷注浆段煤柱煤帮布置5个钻孔，孔深6 m，注浆段为10m（见图1）；在22620皮带巷注浆段煤柱煤帮布置5个钻孔，孔深6m，注浆段为15m（见图2）.其中两侧注浆范围有5m重合（见图3），合计煤柱注浆段为20m.两巷注浆孔均为底部布置3个注浆孔距底部1.5m，顶部布置2个注浆孔距顶部1.3m.

2.2.2 注浆应注意的事项

先从22620运输巷注浆，注浆顺序为1#孔、4#孔、2#孔、5#孔、3#孔，再从22618回风巷注浆，注浆顺序为1#孔、4#孔、2#孔、5#孔、3#孔。每孔注浆1t，遇到从裂隙冒出，则使用煤块、面纱封堵，如果不断出现大量冒浆，则停止注浆，在下个注浆孔继续注浆。如果发现注浆速度过快，则应停止注浆，防止将材料全部注入较大裂隙带而不能起到较好的注浆效果，等待一段时间后，再继续注浆。

图1 22618回风巷注浆孔布置示意图

图2 22620运输巷注浆孔布置示意图

图3 观测点布置图

3 注浆段巷道的观测

3.1 注浆段巷道观测点的选择及观测方法

在22618回风巷选择5个测点：a、b、c、d、e.a点距1#孔注浆段前15m，b点为1#孔位置，c点为2#孔位置，d点为3#孔位置，e点为3#注浆段后5m；在22620运输巷选择5个测点.a、b、c、d、e.a点距1#孔注浆段前5m.b点为1#孔位置，c点为2#孔位置，d点为3#孔位置，e点为3#注浆段后15m.其中a、e点作为对比点，两点不在注浆段内。各测点均做好标记，在两条巷道注浆完成后，开始进行观测，记录巷道变形，测量巷道推进过程中高度、宽度值。每3天测一次数据，采过注浆段后继续观测，直至巷道稳定。

3.2 观测记录结果对比分析

22620运输巷、22618回风巷注浆观测记录表见表3，表4.

表3 22620皮带巷注浆观测记录表

表4 22618回风巷注浆观测记录表

由表3，表4可以看出，巷道在回采工作面推过前后，注浆段巷道变形量远远小于未注浆段巷道变形量，在22620回采工作面采过后，22618回风巷注浆段巷道受到的影响较小，而未注浆的巷道则产生了较大的变形。

4 结 论

通过此实验证明：采取注浆加固煤柱的方法可以有效保护回采工作面相邻巷道。建议在实际工作中要根据实际情况，选择从回采工作面巷道侧注浆，相邻需保护巷道侧注浆或者从煤柱两面均注浆。