基于地质环境注浆的办法分析

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1问题提出

富力矿－450m南18－2层综放工作面，走向长670m，面长100m，倾角34°，可采储量738kt，于2010年3月1日开采，在距停采线55m时，工作面顶煤破碎，断层构造多，致使煤壁片帮、顶板抽漏严重，6月13日，在37～66组支架处开始扩帮，上双层金属顶网，2m横山木梁，间距0．75m，开邦进度1．6m，每刀留底0．15m，共开3次，进4．8m。但47～54组仍然抽漏，从7月5日，硬帮开始注瑞米材料加固顶煤，到7月19日工作面回风出现CO，工作面停产进行充沙灌浆7月29日封闭。分析这次停产事故的直接原因是该煤层地质条件较差，表现在局部煤质松软，裂隙发育，断层较多，倾角很大，顶煤易抽漏，难以控制，造成顶板空而不实，支架不接顶，大面积倒架，推进度缓慢。顶板的空而不实也造成顶煤和软帮煤炭与空气充分接触自燃升温。在控制顶板抽漏的过程中，人工铺设假顶，致使软帮煤炭放不净，在加固煤体过程中大量使用了化学加固材料，化学反应放出的大量热量加速了煤炭的自燃，CO升高，工作面被迫停产处理，给矿井造成较大损失。经过此次事故，使我们认识到，对于地质构造复杂、易抽易漏的工作面，加固工作面硬帮及顶板时，既要能充填地质构造带的裂隙，又能结胶并加固松散顶板和煤质，并且对防灭火工作有利、消除发火隐患。为了找到既要保证压注有流动性、渗透性，又能有效结胶的浆液，经过大量尝试，以粉煤灰、水泥、水玻璃混合液效果明显，成本低又有利于防火。2011年6月份在该矿－450m中22层6001综放工作面进行了实践，取得较好的效果。

2注浆工艺

自制气动搅拌机1台、Φ25mm和Φ16mm高压橡胶管路，Φ42mm封孔器、与其配套的曲挠管，Φ19mm风管30m自制全功能注液枪、维修工具若干，ZQS－22／2．0型风煤钻1台，Φ42mm麻花套钎子（摁豆接头）8根。注浆材料水泥：采用PC32．5普通硅酸盐水泥，绝对密实容重3150kg／m3，松散容重1000～1300kg／m3，紧密容重1500～1900kg／m3，使用时距出场日期严禁超过3个月，做到运输、装卸不混入杂质。水玻璃：采用38玻镁度水玻璃，模数为3．2，比重为1．3551kg／L。水玻璃又叫硅酸钠俗称泡花碱，它与水泥浆的化学反应有两个过程。从实验的结果看，当水玻璃玻镁度为38时，水玻璃用量越多，脱水过程越快，最快达到12秒钟，但这对浆体在煤体裂隙中的延伸流动不利，通过实验室和注浆泵柱塞腔直径比以及现场实践做对比，最后选择了1∶0．25的配比关系。水泥浆的制备参考成熟双液浆配比比例作为基础参数，确定4个方案进行对比。方案一中水∶水泥为1∶1；方案二中水∶水泥为0．9∶1；方案三中水∶水泥为1．1∶1；方案四中水∶水泥（加入5％的粉煤灰作为添加剂）为1∶1。经过反复实验，吸取多次堵管、堵泵的教训，考虑到制浆、打压、输送、凝固时间，最后选用方案四。水泥浆液的比重与使用水泥品种、细度、添加剂含量、水温及浆液搅拌时间有关。PC32．5普通硅酸盐水泥在现场制浆，通常使用比重计来检查浆液的水灰比，当水灰比（含5％的粉煤灰）为1∶1时，水泥浆的比重约为1．48。注浆参数注浆孔深4．0～8．0m，仰角25°～30°，注浆孔间距3．0m（即2组支架），注浆材料的质量比为3∶4∶1∶0．2（水∶水泥∶水玻璃∶粉煤灰），注浆压力为6～10MPa，注浆扩散半径为0．8～2．5m，流量控制在注入量8～15L／min，根据煤帮渗漏情况、煤体破碎情况和实际注入效果确定。

3施工顺序

接风管作业地点敲帮问顶检查风煤钻和套钳子打眼；接Φ25mm和Φ16mm管路安装连接装置各种阀门；安装、调试搅拌桶和气动泵填料搅拌等待命令；运料水泥、粉煤灰和水玻璃人工添加；预埋封孔器连接注液枪系统分别连Φ16mm和Φ13mm管路。平行作业调试流量发出注浆命令观察注浆情况注满后停泵重复以上工序冲洗系统检修保养结束。

作者：张鹏单位：龙煤矿业集团公司鹤岗分公司富力煤矿