浅谈底板加固注浆技术在大倾角采煤工作面滑底处理期间的运用

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[摘 要]大倾角采煤工作面在初次顶板垮落前，采空区底板易发生层间滑动出现滑底现象，本文阐述了底板加固注浆技术在大倾角综采工作面滑底处理过程中的设想，并通过实践证明底板加固注浆技术在滑底处理过程中取得的效果，有效的控制解决了滑底处理难题，实现了安全生产。

[关键词]工作面滑底、底板加固、注浆技术、运用

中图分类号：TD325.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0019-02

0、引言

大倾角综采工作面在初次顶板垮落前，采空区底板在多种因素的影响下易出现“滑底”现象，严重时会导致工作面支架向采空区内侧翻，严重威胁着工作面的安全生产，如何确保“滑底”处理过程的快速、安全，本文通过技术探讨给出了科学、合理的处理方法。

1、工程面概况

新疆焦煤集团下属二一三煤矿24222综采工作面位于4#煤层内，煤层倾角420―460，走向长度730m，倾斜长度114m，煤层厚度3.8m，顶板以砂砾岩为主，个别区段夹杂细砂岩与粗砂岩。底板为以粉砂岩为主，个别区段夹杂中砂岩与砂砾岩。

2、工作面现场情况及存在问题

2.1、24222工作面走向长度730m，倾斜长度114m，截止2013年10月26日，工作面推进长度32m（回风巷33m、运输巷30m）工作面煤层平均倾角42°，最大倾角47°，工作面伪斜（仰斜）角度1.6°，工作面于2013年9月29日发生第一次滑底后，矿井制定方案历时9天将支架全部靠到煤壁，推进14m左右工作面逐步恢复正常，2013年10月25日工作面回风巷布置补充初次放顶孔对顶板进行预裂，2013年10月25日夜班再次发生大范围滑底。

2.2、滑底范围：工作面34-74号支架处，滑底厚度平均1.5m左右，此位置工作面采高2.8m，煤层总厚度4.3m左右。

2.3、支架状态：发生滑底后工作面支架“后坐”，0-34号支架状态良好、35-46号支架滑底位置位于支架后立柱处，47-74号支架处支架“后坐”，其中53号支架底座与顶板基本垂直，75号支架状态良好。

2.4、刮板输送机及采煤机状态：滑底后由于支架“后坐”，刮板输送机机尾被拉回（采空区）4.3m，采煤机处为1.3m。采煤机位于66-56号支架处（上滚筒顶住顶板），采煤机上滚筒距离煤壁1.3m左右。

2.5、顶板状态：经过2012年10月25日补孔初放后，上端头支架后部至64号支架煤壁产生裂隙，采空区预裂裂隙发育，46号架以上支架不接顶，经计算采空区悬顶面积约3717m2。

3、工作面滑底现象原因分析

3.1、煤层厚度较厚，工作面留底煤开采（1.5-2.1m），底煤较软在支架反复压裂、底板涌水软化等作用下，采空区留设的底煤在达到一定宽度后，受下滑分力影响下从应力集中处薄弱面开始下滑。

3.2、工作面处于初采阶段，顶板初次来压期间，采空区顶板未及时垮落，造成工作面底煤上自由面在没有垮落顶板压实的情况下滑落。

3.3、工作面采取底煤加固措施后，由于煤体松散，施工的地锚（锚杆、圆钢）在发生滑底后锚杆被拽出、圆钢拉弯。

4、底板加固注浆技术的设计思路及技术参数

4.1、化学浆注浆钻孔参数：在确保工作面顶板安全有效支护的基础上，在底板布设注浆钻孔，采用尤洛卡化学浆进行预注浆，加强煤层底板的强度和完整性。根据注浆材料的有效扩散半径，沿底板滑移区域均匀布设，钻孔间距3米。实际施工中可由技术人员根据现场实际情况适当调整注浆孔数量及参数。化学注浆孔深度3m，角度30°（向工作面煤壁方向倾斜）（图1）。

（1）打孔方式：底板使用风煤钻机打孔，孔径Φ42mm。钻孔深度全部3000mm。终孔位置在底板

（2）封孔方式：使用棉纱炮泥封孔，封孔深度1000mm。

（3）注浆方式：全长一次性注浆。

（4）注浆压力：1.5MPa―2MPa。

（5）结束条件：达到设计注浆压力或大面积漏浆。

4.2注浆量计算：根据类似地质条件和以往经验估计每孔注浆量控制在300kg，按照底板滑移区域长度60米，钻孔间距3米，合计钻孔数量20个，底板加固共需要化学浆：20×300=6000kg

4.3、注浆材料：通过超前预注尤洛卡化学浆，能很快渗透到松散、破碎的或裂隙发育的煤岩体中，并快速固化，浆材本身的优异黏结性能可以使不连续体或松散体，胶结成连续体，使煤岩体恢复整体受力状态，同时封堵断层破碎带出水通道（表1）。

4.4、注浆设备：

（1）注浆泵及参数：

输出管路-------气动注浆泵的管路出浆口尺寸为A13型（￠13mm），吸料口尺寸为A25（￠25mm）型，要求耐压20.0Mpa以上（图2）。

控制阀----------气动注浆泵的控制阀接口尺寸为

A13型（￠13mm）要求耐压20.0Mpa以上。

外形尺寸-------400*500*1250mm。

重量---------100kg

最大注浆量-------20L/min

最大注浆压力-------20Mpa

（2）动力参数：矿井压风0.4～0.7Mpa，风量不小于3m3/min。

（3）其他备件：钢制延长管2m、钢制花管2m、封堵器、可曲挠注浆管、混合枪、高压输料管。

4.5化学注浆加固施工技术：

（1）注浆孔施工工具：根据现场实际情况可采用锚杆机、煤电钻配相应接长钻杆进行打眼。

（2）施工质量要求：施工时倾角、间排距、孔深等参数应尽量符合设计要求，一般角度误差不超过5°，间距误差不超过200mm。遇有特殊情况可由现场技术人员指导作适当调整。

（3）注浆加固施工工艺

施工工艺：标孔钻孔检查钻孔质量安装注浆钢管准备浆液开泵注浆凝固检查注浆质量验收（图3，4）。

5、结束语

通过底板注浆加固技术的运用，工作面滑底处理时间由预订的两个月处理时间缩短至20天，取得了较为理想的使用效果，同时也降低了滑底处理期间的危害因素，在大倾角采煤工作面滑底处理期间的推广应用，实现了处理过程中的安全生产。

参考文献

[1] 赵振中，宋顺，郭绪华，等郑州矿区三软煤层底板注浆加固技术[J].煤炭科学技术，2007，35（5）：39-41。

[2] 张建奎，乐志军，郭萌，底板注浆加固技术在河南汝州煤田朝川矿的应用[J].中国煤炭地质，2011，23（2）：38-41。

[3] 韩广德中国煤炭工业―钻探工程学[M].北京：煤炭工业出版社，2000。