中煤华晋集团有限公司王家岭矿 山西省运城市河津市 043300
摘要：为了提高工作面过断层回采效率，减少采煤机破岩量，提高原煤回采量，降低过断层期间设备故障率，针对初采工作面揭露断层破碎带的实际情况，提出采用注浆加固技术对破碎带围岩进行加固，并对注浆参数及注浆流程进行了设计。总结综采工作面过断层的部分安全保障技术措施，通过综合应用这些措施，保障了工作面顺利通过断层，取得了较好的经济效益与社会效益。
关键词：初采工作面；过断层；注浆加固；回采工艺
引言
断层是煤矿井下开采过程中一种经常遇见的地质构造，因受断层构造带的影响，其周围的煤岩体较为破碎，且围岩应力较为集中，顶板维护难度较大，工作面回采至该位置时容易出现煤墙片帮、顶板冒落等现象，严重时会导致发生大面积冒顶事故，给工作面安全生产带来严重影响。一般工作面采取直接通过断层时，主要采取减小采煤机截割深度、超前移架支护、人工超前闭帮护顶支护等方法来控制工作面煤墙和顶板，以上方法存在劳动强度大、人员投入多、生产效率低、安全系数不高等问题。
1注浆加固技术
1.1注浆固化材料的选择
目前煤矿用于固化煤岩体的材料主要有两类，分别为水泥基注浆材料和化学注浆材料。水泥基注浆材料主要优点是材料来源广泛、配制简单方便、价格低廉，缺点是黏结性较差、凝固时间长且不易掌握控制、抗压强度较低等。化学注浆材料主要优点是可注性好、渗入能力强、凝结时间短、稳定性较好，其缺点是成本高、有的对环境有污染。
1.2断层位置及钻孔设计
1.2.1机采高度范围设计
根据钻探孔分析结果，机采时支架上抬角度应尽量大，但上抬角度不宜超过10°，避免支架倾倒引发事故；当机尾距断层面距离在6m左右时，即可上抬进入下盘煤。
1.2.2注浆钻孔设计
根据断层在工作面的分布情况，确定本次注浆实施范围为回采进度的280~480m，以关键探孔参数为基础进行其余钻孔设计，来适应断层分布的空间差异性，保证注浆加固效果。
1.3合理注浆时机选择
由于工作面超前支承压力的存在，煤壁前方不同区域煤岩体破碎程度不同。现场观测在工作面0~20m左右的超前支承压力上升区围岩裂隙发育程度高，可注浆量大，但由于距离工作面过近，裂隙贯通条件下的煤壁容易出现漏浆情况。在工作面前方55m左右以外的范围内，围岩不受超前支承压力影响，裂隙不发育，可注性较差。而工作面前方20~55m的超前支承压力下降区域，围岩受支承压力影响，出现一定张开度的裂隙，在此时进行注浆，注浆压力适中，可适当提高注浆量也可避免漏浆现象，同时也可为注浆材料提供充分的强度增长时间。因此确定合理注浆时机在工作面前方25~45m处，随着超前支承压力影响范围的前移形成移动注浆。
1.4注浆加固具体工艺流程
（1）设计注浆参数。注浆参数主要有注浆孔的布置形式如孔深、孔径、角度和间排距，以及注浆压力、注浆量，需要说明的是所设计的注浆参数，在实际施工中并非一成不变的，而应根据实际情况随时调整，来保证注浆效果的实现。（2）注浆孔钻进。初采工作面所布置的注浆孔间距较小，因此，若同时进行注浆孔钻进施工，则相邻注浆孔可能相互影响，从而发生塌孔现象，故注浆孔的钻进应间隔进行，即先钻进一部分注浆孔，待其注浆完成后在钻进相邻的另一部分注浆孔。（3）安装注浆设备。注浆设备按照其相对位置进行连接安装，安全完成后，应进行预试验检验设备的合理性以及安全设施的可靠性。（4）注浆作业。启动注浆设备开始注浆作业，作业过程中应特别注意注浆压力的变化，若发现注浆压力发生突变或注浆压力不稳定，应立即停止注浆，探明原因并采取措施后方可继续注浆，同时，注浆作业过程中应有专门的安全措施。（5）注浆停止。
注浆量达到预定要求，且无其他异常情况时便可停止注浆，之后，对注浆管路及注浆设备进行冲洗，保证下次的使用。
1.6主要施工技术思路
（1）在工作面两巷超前切巷向断层破碎带影响范围内的煤体中施工注浆钻孔，向钻孔内灌注注浆液对煤体进行超前注浆加固。（2）当工作面回采至断层构造带影响范围附近时，若部分地段煤体注浆效果未达到要求，煤体仍比较松散破碎时，在切巷内从煤壁侧施工注浆孔对煤体进行注浆加固。
2回采工艺措施
过断层时除采用科学合理加固措施保证工作面围岩体稳定以外，尚需采用适当的回采工艺，从而与加固措施相辅相成、相得益彰，达到最佳的过断层效果，减少遇到断层所带来的损失，根据初采工作面的实际情况，主要采取以下回采工艺技术来进一步保证安全的通过断层带。
2.1加快推进速度
工作面遇到断层破碎带时，在破碎带前后一定距离和范围内，发生支架工作组阻力增加，处于较高的压力状态，此时，应快速推进，减少支架处于高压力状态的时间，同时，也可减少围岩的变形量，避免出现变形过大。快速推进的具体方法为，工作面快要揭露断层时采用浅割快跑的作业方式，即采煤机进刀量减小，割煤速度提升，从而在较安全的前提下加快推进速度。
2.2增大支架初撑力
支架初撑力的提升可保证支架与围岩紧密接触，减小围岩变形量，达到最佳的支护效果，增大支架初撑力主要通过以下方法实现，首先应将支架的供液压力提高，保证管路的密封良好，可采用增压器等来提升供液压，其次应保证有足够的供液时间，避免时间不足造成的阻力下降。
2.3加强顶板支护
由于断层带的围岩较为破碎，给工作面顶板管理带来了很多的问题，而顶板又是决定工作面安全性的主要因素，因此，工作面通过断层带时应特别注意加强顶板的支护，首先必须有合理的支护设计，其次保证支护施工达到质量要求。
2.4回采期间工作面顶板管控措施
（1）工作面回采时采用及时移架支护，即采煤机过后及时伸出伸缩梁进行支护，若顶板破碎较严重时，必须进行带压移架，缩短顶板暴露时间。（2）坚持带压擦顶移架，严禁支架顶梁完全脱离顶板，以免因顶板大面积悬顶而冒落。升架时，支架要稳定供液3～5s，保证支架的初撑力不低于额定值的80%。（3）严格控制工作面采高，采高应保持在2．5m（±100mm），防止支架超高而引起煤墙片帮冒顶。（4）加强工作面工程质量管理，保证支架平直度达到规定要求，防止出现跳台或错差现象。（5）合理组织生产，提高工作面回采速度。
2.5合理的管理制度
工作面过断层是工作面推进过程中的特殊时刻，因此，必须对管理制度做出相应的调整，如加强设备的检修力度，确保设备的稳定可靠，建立工作面支架阻力，围岩位移等数据观测和记录制度，定量分析围岩的稳定性，并做出预警预判。
结束语
经过对断层区域超前深孔注浆加固，有效减少了工作面的片帮、冒顶事故的发生，实现了工作面安全、快速过断层。仰斜回采工艺以及合理的顶板控制措施，大大提高了工作面回采效率，及原煤回采量，保证了工作面回采安全。
参考文献：
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