煤体加固剂在煤矿顶板中的应用

崔贵波

(阳泉煤业(集团)股份有限公司一矿,山西 阳泉 045008)

煤体加固剂在煤矿顶板中的应用

崔贵波

(阳泉煤业(集团)股份有限公司一矿,山西 阳泉 045008)

阳煤一矿S8303工作面(西部)回采过程中，在支架支护顶板差的情况下顶板出现破碎冒落。为保证回采顺利进行，防止工作面顶板破碎冒落，避免发生漏矸冒顶现象，决定在工作面顶板冒落区采用注胶的方法进行加固，在片帮严重区和软煤区构造带采用注胶进行预防加固。

煤体加固剂；顶板；冒落；注胶

引 言

阳煤一矿S8303回风巷设计长度为1 114 m，沿15#煤挑直接顶掘进的煤巷，煤层厚6.57 m～14.3 m，平均煤厚6.82 m，煤层倾角平均为5°，节理裂隙发育，埋深约为650 m。15#煤直接顶为黑色泥岩，厚1.17 m；老顶为灰色石灰岩，厚13.3 m；直接底为黑色泥岩，厚5.8 m；老底为灰白色细砂岩，厚4.8 m。S8303回风巷为矩形断面，净高3.7 m，净宽4.6 m，巷道采用锚网支护，支护参数如下：

顶板采用锚杆+锚索+金属网+钢带联合支护，排距800 mm。钢带使用BHW-880-220-4-4 700 mm的6眼钢带；每隔一排布置2根锚索，锚索在钢带的2、4眼内和3、5眼内交错布置；其他眼布置锚杆，顶锚杆规格为Φ22 mm×2 000 mm的螺纹钢锚杆，锚索规格为Φ21.6 mm×5 200 mm。

两帮采用锚杆+锚索+金属网联合支护，排距800 mm。每排每帮布置2根锚杆和2根锚索，按照锚杆/锚索/锚杆/锚索布置，锚杆规格为Φ22 mm×2 000 mm的螺纹钢锚杆，锚索规格为Φ15.24 mm×5 200 mm。

回风超前支护，支护形式为回风巷超前支护，在原有锚网锚索支护的基础上，回风超前20 m加强支护。采用4组ZCZ10000/26/45型超前支架串列支护。超前支架每组分为左右两架，移架时分别移架，防止倒架的发生。支架的前进(后退)靠推移千斤来完成，千斤采用一片换向阀来独立控制，操作人员可以利用千斤推移不同步的特点灵活调整每组支架。集中移超前支架时，超前支架距机尾端头架的距离不大于7 m。移架后及时在两列架顶梁后各支一行点柱，柱距0.8 m。超前支架拉架时，首先将第1组支架左右两列分别推出后使其达到初撑力要求，再将第2组支架降到合适高度向前拉架，严禁同组支架两列架同时降下。拉架时应不少于两人操作，一人拉架，一人观测顶板和支架状态。支架发生歪斜时，必须用倒链或防倒千斤扶正支架。升、降支架时，应保持立柱的同步性，避免支架的顶梁与顶板不平行接触而损坏支架。机尾的端头支架与超前支架不能同时降下。当回风巷道压力大时，严禁集中拉超前架，必须拉一次超前架、移一次机尾、移一次端头架。

S8303回风巷为临采空侧巷道，与S8301工作面间留有20 m煤柱。S8303回风巷于2013年8月开始施工时，距S8301工作面回采结束仅4个月(2013年4月末采)，该巷道受采动及侧向支撑压力双重影响，矿压显现明显，巷道变形严重，巷道底鼓1.2 m以上，两帮移近量在1.0 m～1.5 m，严重影响该巷道正常使用。经研究决定，对S8303回风巷进行综合治理，通过治理期间对巷道进行系统、全面和针对性的矿压观测，了解和掌握治理期间及回采过程中受力状况，为以后此类巷道的支护提供直接依据[1-3]。

1 注胶的目的

目前的实际情况是，S8303回风巷顶板较好，主要问题是巷道底鼓及两帮变形严重。对于巷道底板，施工底板组合锚索是控制底板变形的行之有效的方法。但由于底板锚索施工费用较高且施工工期较长，难以满足矿井生产要求，因此，本次对回风巷加固方案是对巷道两帮采用博特威化学浆进行注浆加固。其目的，一是固结破碎煤体，提高其自身承载能力；二是通过注浆使锚杆、锚索与煤体很好地固结，实现全长锚固，最大限度地发挥帮锚杆、锚索的支护效能，从而有效控制两帮进一步变形[4-5]。

2 注胶工艺流程

1) 将注胶泵、胶和各种工具都运输到指定地点。

2) 煤帮加固注胶时，在煤帮上打眼，孔距为3 m，孔深为3 m～6 m，倾角为0°～45°。在破碎顶板上注胶加固破碎岩石时，孔距根据现场定，孔深不小于1 m，倾角为0°～90°。

3) 开始注胶前，把2根吸料管分别插入树脂和催化剂桶中，活塞在气马达的作用下运动，在压力作用下使原料经过活塞进入输送管，输送到注射枪里，通过注射枪注入冒顶区中。在膨胀力的作用下将胶压入裂隙，进而快速反应，达到粘接加固的目的。

4) 煤帮注胶时，在注胶眼中放入Φ0.18 m×2.5 m或者Φ0.18 m×3 m的玻璃钢锚杆，把注射枪固定好后开始注胶。注胶开始后，注胶人员随时观察注胶情况，发现异常情况应随时处理。如需停泵检修时，应按先卸压再停风的顺序进行操作检修。每孔注胶量应以煤帮(顶板)返流胶为参考，但不宜过大，根据现场情况及顶板裂隙随时掌握注胶量[6-7]。

5) 注胶施工力求一次注好，对顶板破碎较大的部位必须连续灌注，设备的压力和流量必须达到施工设计要求。在塌顶区域充填一次后，未达到充填效果的可直接进行二次充填。

6) 注胶人员在施工中应注意查看注胶量、注胶比例及扩散范围，及时封堵漏浆区域,减少材料浪费，保证效果。当注胶过程中出现少量反料情况时，应降低注胶速度或进行间歇性注胶，直至不再出现反料。

7) 注胶过程中出现跑胶、冒胶的现象，多属封闭不严导致。当出现此种情况时，应停止注胶，重做封闭工作。

3 注胶效果

注胶后两帮位移量减小，巷道变形量减小了。

注胶后便于巷道二次施工，受采空侧侧向支撑应力影响，巷道变形严重，两帮围岩破碎，二次开帮施工锚杆、锚索锚注困难，进行注浆后有利于锚杆锚注。

注胶整体效果良好，回风三角煤区域容易维护，提高过机尾的速度，有效提高了经济和安全效益。

现注胶后缩短支护距离，由采空测巷道支护300 m减少到70 m，只用超前支架进行超前支护，避免了棚梁支护的弊端，提高了回采工效，为领采空测巷道综合治理提供了技术支持[8-9]。

[1] 冯志强.破碎煤岩体化学注浆加固材料研制及渗透扩散特性研究[D].北京:煤炭科学研究总院,2007.

[2] 陈曦,柳海宁,刘志双,等.煤矿用聚氨酯煤岩体加固剂的研究进展[J].洁净煤技术,2011,17(4):108-112.

[3] 柏建彪,侯朝炯,杜木民,等.复合顶板极软煤层巷道锚杆支护技术研究[J].岩石力学与工程学报,2001,20(1):53-56.

[4] 曹晨明,冯志强.低黏度脲醛注浆加固材料的研制及应用[J].煤炭学报,2009,34(4):482-486.

[5] 杨政鹏,孙钰坤,管学茂,等.新型加固煤体硅酸盐基无机/有机复合注浆材料的制备及性能[J].材料导报,2013，27(8):120-123.

[6] 金龙哲,任宝洪,范文彬.煤体自然渗流吸湿的实验研究[J].煤炭科学技术,2001,29(2):42-44.

[7] 刘伟.松软厚煤层采区巷道注浆加固及支护技术研究[D].西安：西安建筑科技大学,2015.

[8] 刘增荣,王小林.液态加固剂在岩石裂隙中的流动规律剖析[J].西安矿业学院学报,1995,15(3):203-208.

[9] 邵路,陈新.“煤体固化”钻进方法在新集二矿极松软煤层中的应用[J].科技视界,2013(28):253-254.

Application of coal reinforcement agent in coal mine roof

CUI Guibo

(First Coal Mine of Yangquan Coal Industry Group Co., Ltd., Yangquan Shanxi 045008, China)

In the mining process of S8303 working face (west) of Yangquan No.1 coal mine, the roof broken and fell under the condition of poor roof supporting. In order to ensure the smooth mining progress, prevent the roof breaking and falling, and avoid the occurrence of leakage phenomenon in gangue caving, glue injection is adopted in roof caving area, serious area of rib spalling and tectonic belt of soft coal zone, for prevention and reinforcement.

coal reinforcement agent; roof; caving; glue injection

2017-03-10

崔贵波，男，1982年出生，2008年毕业于中北大学，硕士学位，工程师，从事“一通三防”工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.29

TD726

A

1004-7050(2017)04-0085-02

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