1306综采工作面大型复合构造带综合加固技术研究

曹建波

（晋煤集团沁秀公司岳城煤矿，山西 晋城 048000）

1 工程概况

晋煤集团岳城煤矿位于山西省沁水县郑村乡，本井田含煤系为石炭统太原组和下二叠山西组，主要开采3#、9#、15#煤。3号煤层位于山西组下部，煤层埋藏深度145～218m。1306工作面位于三采区北部，工作面沿煤层伪倾斜方向布置，里低外高，工作面倾斜长678m，走向长179m，工作面煤层平均厚度4.2m，采用倾斜长壁低位放顶煤一次采全高综合机械化采煤方法，顶板管理为全部跨落法，机采厚度3.0±0.1m，放煤厚度1.2m，一刀一放，循环进度0.6m。

在风巷左侧相邻的1305工作面回采中，断层破碎带节理、裂隙发育，在机尾段、中间段、机头段出现大范围片帮冒顶现场，造成端面空顶距加大，架前顶板大面积悬空暴露，易发生冒顶现象。1306综放工作面断层和向斜在风巷侧较发育，巷道变形大，风巷两侧煤柱和瓦斯巷工作面侧巷帮疏松煤体破碎。F11断层落差为2.3m，造成煤层进一步抬起，必定会对工作面的回采造成严重影响。运巷一侧F9断层破碎区对端头煤体稳定将产生不利影响。

2 综合治理方案分析

2.1 施工方案

理论计算表明，1306工作面破碎带对煤层和顶煤同时加固时，顶煤和直接顶下位岩层处于三向压缩状态，有利于保持顶煤、顶板的完整和稳定，效果最佳；对不同层位煤体加固时，加固下位煤体，控制煤壁片帮比直接加固顶煤效果更好。

由于对1306工作面回采造成影响的连续破碎区总体走向宽度较大（距切眼100～310m），考虑破碎区特点，确定回采过程中对工作面内破碎区进行加固，工作面内部未及时加固区域形成的架前高冒区进行快速充填，针对不同区域确定适宜的工艺技术。

1306工作面大型复合破碎带若同时加固下位机采煤体和顶煤，将大幅增加材料消耗和工程成本，技术可靠但经济不合理。工程实践表明，煤壁片帮上部煤体垮落、架前顶板悬空暴露是导致架前冒顶的主要原因，确定以加固煤体的上部煤壁为主，提高下位机采煤层煤体稳定性，达到控制顶煤、顶板的目的。注浆加固单孔材料渗透范围大，能显著提高破碎体的整体性，可用于各种破碎煤岩体加固，但材料消耗量大，成本高。聚氨酯木锚杆锚注加固依靠材料自身膨胀压力使加固材料渗透到钻孔周围破碎煤岩体裂隙的一定范围，提高破碎体的稳定性，材料消耗少，可显著减低工程成本。受单孔有效作用范围限制，适用于具有一定强度和块度且离层不明显的破碎体加固。

1306工作面破碎带不同区域煤体松散程度和块度差异较大，超前加固区煤体松散离层，断层带煤体块度小，褶曲内部煤体块度较大。井下试验确定超前加固和工作面内部断层带进行注浆加固提高煤体整体性，工作面内部褶曲构造区采用聚氨酯木锚杆锚注加固，提高煤壁稳定性。

2.2 施工工艺

（1）注浆加固施工工艺。采用注浆泵将化学浆液注到煤岩体的裂隙之中，可以有效提高破碎煤岩体的完整性和强度。注浆加固施工工艺主要包括钻孔、封孔、注浆3道工序。

（2）聚氨酯木锚杆锚注加固。采用机械法将聚氨酯化学加固材料灌入到钻孔内，利用聚氨酯化学加固材料的反应膨胀去填充破碎煤岩体的裂隙，实现加固作业。加固施工工艺主要包括钻孔、装入锚杆及注浆塑料管、封孔、灌浆4道工序。

（3）架前高冒充填施工工艺。在架前形成的高冒空间区域位置内，注入填充化学泡沫材料，利用化学泡沫材料的发泡能力实现冒顶预防。架前高冒充填施工工艺主要包括棚顶、充填2道工序。

3 应用效果

（1）1306工作面破碎带采用化学注浆和聚氨酯木锚杆锚注加固等不同的工艺，技术可靠，经济合理，在保证工程效果的同时，比单一化学注浆加固工程成本降低88%，日产量提高了14.5%，回采工效提高212%。

（2）1306工作面破碎带加固后，保证了安全生产，无冒顶等安全事故发生。该技术除了在1306工作面进行实践应用外，同时也在该煤矿1308工作面切眼刷大工程中进行了实践应用，效果同样比较理想。