孟令岩
中煤新集能源股份有限公司 口孜东矿，安徽 阜阳 236153
摘要：口孜东矿煤层埋藏深，地压大，大采高超长工作面回采期间受高地压复合软岩顶板影响，工作面出现大面积片漏，支架推移困难，影响工作面生产及安全。采用“工作面浅孔+两顺槽深孔”组合预注浆方式，对顶板进行改性加固，为保证工作面安全高效生产打下了坚实基础。
关键词：深井；超大工作面；组合预注浆；顶板
（作者简介：孟令岩（1987— ），男，安徽宿州人，采矿工程师，2009年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，现任口孜东矿总工办工程师。）
1 概况
口孜东矿111307工作面位于-967m水平1113采区，该工作面东邻F12-1断层,西邻1113采区准备巷道,北邻111309工作面（设计），南邻111305工作面采空区。
工作面采用走向长壁布置。风巷倾向长1621m，机巷倾向长1970m，切眼倾向长344m（平距）；面内13-1煤层以黑色为主，全层厚度3.45～6.40m，平均4.62m。111307工作面总体为一单斜构造，煤层走向105～115.5°，倾向195～205.5°，倾角5～18°，平均倾角10°，局部受断层及构造影响煤层可能有一定起伏。直接顶是由泥岩及煤线组成的复合顶板，厚度4.5～9.3m，平均7.3m，普氏系数约为4.2。老顶为细砂岩,厚度3.0～5.2m,平均4.3m，普氏系数约为8.3。直接底是由泥岩及煤线组成的复合底板,厚度1.9～7.4m,平均5.5m，普氏系数约为3.2。老底为砂质泥岩,厚度1.2～4.2m，平均2.7m,普氏系数约为7.3。工作面内影响回采的断层共计有7条，落差≥5m的断层5条，落差＜5m的断层有2条，其中Kf11-01落差23m，面内延伸长度250m。工作面采用ZZ13000/27/60D支撑掩护式液压支架支护顶板。
工作面回采期间，受高地压复合软岩顶板影响，工作面出现大面积片漏，支架推移困难，影响工作面生产。为加固顶板，保证工作安全高效生产，采用“工作面浅孔+两顺槽深孔”组合预注浆方式，对顶板进行改性加固。
2 施工方案
通过对顺槽及工作面顶板窥视，发现受工作面采动影响，顶板有明显的离层现象。为减少顶板离层，决定采用“工作面浅孔+两顺槽深孔”组合预注浆方式对巷道进行改性注浆。工作面回采期间，采用在面内浅孔注无机加固材料，在两顺槽提前对断层影响区域注浆无机加固材料加固,超前对破碎顶板进行改性治理。
工作面出现片帮和冒顶的支架范围区域采用在面内浅孔注有机加固材料的方式，能够尽快加固已破坏区域，使工作面能够尽快正常生产。
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3 工作面浅孔注浆施工方法
3.1 工作面注浆孔布置
（1）工作面注无机加固材料在顶板冒落地点向上2-3台支架架间进行打眼，注浆孔布置在煤壁侧，距顶板不大于1m，角度35-45°，孔深13-15m，终孔进入老顶3-4m。
（2）工作面注有机加固材料在顶板冒落处支架架间进行打眼，注浆孔布置在煤壁侧，距顶板不大于2m，角度5-10°，孔深8-10m，终孔位置在顶板附近。
3.2 注浆孔施工
（1）打眼前先敲帮问顶，确认安全后方可作业。
（2）使用锚索机配合直径32mm的钻头进行打眼。注浆孔打好后，深部注浆管最里端安装一根长2.0m的注浆锚杆，其余可选择1m、2m两种长度的4分无缝钢管（管径DN15mm）制作而成的注浆管搭配使用。钢管两端车丝，采用专用束结连接。
（3）注浆锚杆略短于注浆孔深度1-2m，注浆锚杆不得触及孔底。
（4）封孔在最后两节钢管束结前方缠绕若干圈编织袋，缠绕后的编织袋直径略大于注浆孔孔径，然后用锚索机抵进孔内。
（5）封孔后必须对注浆枪头进行二次保护，防止注浆期间甩出伤人。
3.3 浆液配置
3.3.1无机加固材料
（1）采用硅酸盐水泥，配合水玻璃调节浆液凝固时间，采用双液注浆，注浆终压为4MPa。
（2）时使用两台注浆机进行双液注浆，一台吸水泥浆（1#），一台吸水玻璃（2#）。为保证配比合理，1#注浆机设两个吸浆口同时吸浆，2#注浆机设两个吸浆口分别吸水玻璃稀释液和清水。
（3）水泥浆和水玻璃与水的比例均为1:1。
（4）为确保注浆效果，可以根据现场注浆实际情况及时调整浆液和水玻璃配比。
3.3.2 有机加固材料
（1）采用煤矿加固煤岩体用硅酸盐改性聚氨酯材料，使用气动双液注浆泵， 树脂和催化剂按体积比1：1配比，注浆压力控制在4-6MPa。
（2）注浆期间跑浆时，停止注浆60s后再注浆。
4 顺槽深孔注浆施工方法
根据区域治理先行的原则，在工作面深孔覆盖范围以外进行，根据断层发育情况对整个异常区进行覆盖式深孔注浆，采用顺槽深孔注浆(无机加固材料)的优点是可以沿着巷道布置钻孔，不受回采限制，提前对异常区域顶板进行注浆改性。
4.1顺槽注浆孔布置
根据断层发育情况，在回风顺槽帮部布置单排钻孔，开孔高度距离顶板越小越好，钻孔间距设计为5.0m，钻孔深度为80m和180m（间隔布置），孔径94mm。采用分段注浆，即将一个钻孔分两段注浆，前30m注浆一次，继续套孔至设计深度，进行第二次注浆。
4.2注浆孔施工
注浆孔分次钻进成孔分为三个阶段进行。
（1）第一阶段：套管安装及固定
架好钻机调整好角度后，先使用Φ113mm钻头打3m钻孔后退出钻杆、钻头，插入套管后上法兰盘。
（2）第二阶段：分次钻进及注浆方式
套管固定完成后打开法兰盘，将Φ113mm钻头更换为正常94mm钻头，继续打钻30m，退出钻杆和钻头，使用双液注浆泵通过法兰盘进浆口注浆，再扫孔钻进至设计深度。如果出现破碎、塌孔，无法继续钻进，也可以再次退钻注浆。
（3）第三阶段：钻进成孔、注浆
成孔后退出钻杆，全长下1寸铁管，形成顶板管棚结构，进行最终注浆。
4.3 浆液配置
（1）顺槽注浆深孔注浆材料为硅酸盐水泥，配合水玻璃调节浆液凝固时间，采用双液注浆，注浆终压为 10-15MPa。
（2）水泥浆和水玻璃与水的比例均为1:1。
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5 注浆注意事项及质量要求
（1）浆液配置：按规定水灰比在拌料桶内加入清水，混合搅拌均匀，通过管路在混合器与水玻璃浆液混合。
（2）漏浆处理：注浆过程中，应及时观察漏浆情况，漏浆通道主要有锚索（杆）孔、大的破碎裂隙、瓦斯抽放孔、注浆钻孔等，一般漏浆采用间歇注浆方法即可解决，采用单液注浆或漏浆通道较大时，可以采用人工塞棉纱或改注双液浆的方式堵漏。
（3）清洗设备：注浆完工做好设备清洗工作特，别是是要清理干净注浆泵内残留浆液，防止浆液堵塞注浆泵及管路。
（4）注浆顺序：对于每一排注浆管逐排注浆，先初注，后复注。
（5）多次循环注浆：单液注浆漏浆时采用多个钻孔循环注浆，提高钻孔注浆量。
（6）注浆孔要按注浆方案要求进行施工，每个注浆孔必须注到压力表达到设计的压力值。
（7）浆液必须搅拌均匀，防止沉淀，浆液配比、水灰比和注浆压力应符合规定。
6 结论
（1）111307工作面采用工作面浅孔预注浆（无机加固材料）方式，对顶板进行改性治理，有效的减少了工作面的采动影响，顶板下沉量明显减少。
（2）111307工作面采用两顺槽深孔预注浆（无机加固材料）方式，对断层等异常区域预加固，在一定程度上改善了该区域的顶板条件，对改善工作面顶板后回采顶板管理起到了积极作用。
（3）对工作面顶板冒落处注有机加固材料，尽快加固已破坏区域，使工作面能够尽快正常生产，有效减少了顶板的暴露时间，降低了顶板累计下沉量。
（4）111307工作面采用“工作面浅孔+两顺槽深孔”组合预注浆对顶板进行加固，有效的控制了顶板的片漏，对深井超大工作面破碎顶板治理有一定的借鉴意义。