大采高工作面深孔注浆加固方案研究

刘 鹏

(晋煤集团长平公司，山西 晋城 048000)

大采高工作面在回采期间经常因煤体疏松导致片帮，片帮后支架与煤壁之间出现空顶，当遇到顶板破碎区域，往往会导致大范围漏矸现象发生，严重影响矿井的安全生产。因此，加强大采高工作面煤壁片帮、顶板漏矸地预防与管控，对工作面安全生产具有重要意义。

1 工程概况

长平公司4322大采高工作面第二阶段走向长360 m，倾斜长195 m，平均采高为5.73 m，煤层倾角0～6°，煤层以块煤为主，中—细条带状结构，玻璃光泽，属光亮型煤，阶梯状断口，裂隙发育，结构简单，夹矸为泥岩。长平公司于2019年10月-2020年1月在4322大采高工作面两顺槽向工作面煤体内进行了深孔注浆加固。注浆范围在4322二切眼以外40 m停采线处，共注浆320 m。

2 深孔注浆加固实施方案

深孔注浆加固材料以P·O 42.5 级硅酸盐水泥单液注浆材料为主，漏浆严重时使用水泥-水玻璃双液浆，单液正常注浆水灰比1∶0.6～1∶1，水泥浆和水玻璃的体积比1∶0.4～1∶1，深孔注浆最大注浆压力不小于15 MPa。

2.1 注浆钻孔布置

钻孔岩巷道走向分区布置，每排布置1个钻孔，孔深100 m，分上下两排孔，先施工底排孔，再施工顶孔，并逐排注浆加固。顶排孔距顶0.8 m，排距2.5 m；底排孔距顶2.0 m，排距2.5 m，按照“之”字型进行布置钻孔，每个孔分为四个循环注浆。

2.2 注浆钻孔的施工工艺流程

利用ZDY-800钻机进行打孔，按设计孔位安装钻机，将钻机安平稳，第一循环使用D113 mm钻头，第二、三、四循环施工用D89 mm合金钻头进行打孔。①第一循环：施工钻孔深10 m，钻孔角度0°，并安装4寸铁管，长4 m(带法兰盘)，逐孔对第一循环注浆加固；②第二循环：一循环注浆结束后，按照次序对每孔二次套孔，钻孔角度0°，钻孔深度30m，并逐孔注浆加固；③第三循环：二循环注浆结束后，按照次序对每孔三次套孔，钻孔深度60m，并逐孔注浆加固；④第四阶段：三循环注浆结束后，按照次序对每孔四次套孔，钻孔深度100m，并逐孔安装PVC管，连接注浆管注浆加固。

每个钻孔施工结束后，安装D108 mm加固铁管(一处带法兰盘)；第一至三循环不加装任何管路，第四循环利用PVC管进行连接，管与管连接使用专用封孔胶和连接套，长度2 m/根，安装长度80 m。

2.3 深孔注浆加固施工工艺流程

注浆前准备好材料、机具等，并对施工人员进行培训，使其了解加固目的、施工工艺和要求，并掌握有关机具的操作。

2.3.1 开 孔

架设好ZDY-800钻机，调整完钻进角度后，首先使用D113 mm钻头打孔10 m，退出钻杆和钻头。

2.3.2 下套管

插入4 m长D108 mm铁套管,套管末端焊接高压法兰盘，至少承受12 MPa的注浆压力，在套管与孔壁间隙用棉纱堵严实，用铁丝将法兰盘与周围锚索、锚杆相连，防止注浆时套管被顶出。

2.3.3 固套管

采用双液泵，通过法兰盘进浆口往孔内灌注水泥-水玻璃材料，直至孔口有浆液流出为止，将套管固定牢固。

2.3.4 套孔及钻孔钻进

当施工至第二、三、四循环，打开法兰盘，将D113 mm钻头更换为D89 mm打钻钻头，自套筒内继续向前钻进，采用分段式注浆。

2.3.5 钻孔清洗

稳固机器，调试好角度对已完成钻孔进行清洗。

3 结 语

4322大采高工作面第二区段通过顺槽巷道向工作面煤壁进行深孔注浆加固后，有效提高了煤体完整程度和承载能力，减少了工作面的煤壁片帮范围和片帮深度，为大采高工作面的安全生产提供了保障。4322工作面第二区段回采期间，未发生过顶板漏矸事故，平均日产量高达1.26万t，较临近4321大采高工作面日产量提高了0.48万t，为煤矿企业创造了更多的经济效益。