關(guān)于召開(kāi) 2024 山西省煤炭學(xué)會(huì)煤礦智能化委員會(huì)年會(huì)暨千人智庫(kù)科創(chuàng)服務(wù)站工作會(huì)的通知

導(dǎo)語(yǔ)：本文以山西樓俊集團(tuán)趙家莊煤業(yè)有限公司在四采區(qū)9402、9403綜放工作面揭露的原山西柳林陳家灣趙家莊煤業(yè)有限公司古空區(qū)注漿工程為例，對(duì)井下分段注漿法和地面全充填壓力注漿法進(jìn)行綜合闡述，為解決煤礦在復(fù)采小窯開(kāi)采古空區(qū)時(shí)遇到的片幫、冒頂?shù)劝踩[患提供參考依據(jù)。9402、9403綜放工作面分別采用兩種不同方案進(jìn)行注漿，實(shí)踐表明，采用高固水材料注漿后，古空巷完全充實(shí)，原冒頂落矸結(jié)塊，回采過(guò)程中與實(shí)體煤無(wú)異，經(jīng)濟(jì)性、安全性良好，確保了礦井的安全生產(chǎn)。

煤炭是在古人用火的進(jìn)程中被人類逐漸認(rèn)識(shí)及利用的。在人類歷史中，煤炭的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，具有劃時(shí)代的意義，是人類改造自然，征服自然，推動(dòng)社會(huì)前進(jìn)的有力武器。我國(guó)是世界上最早開(kāi)發(fā)和利用煤炭資源的國(guó)家。煤炭的開(kāi)發(fā)與利用，有利地推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步，極大地便利和豐富了人民的生活。

一、我國(guó)小煤窯開(kāi)采歷史

1.我國(guó)古代煤炭工業(yè)發(fā)展

遠(yuǎn)古時(shí)代我國(guó)一些流傳久遠(yuǎn)的神話傳說(shuō)充分說(shuō)明，我國(guó)很早就已發(fā)現(xiàn)和利用煤炭。而挖掘巷道進(jìn)行煤炭生產(chǎn)的記載最早在宋朝，主要生產(chǎn)區(qū)域?yàn)楹幽?、河北、陜西、山東等省。據(jù)《汝州全志》卷四載：“宋時(shí)寶豐清嶺鎮(zhèn)產(chǎn)煤、礬，故名興寶”。河南文物工作隊(duì)于1960年在鶴壁礦區(qū)發(fā)現(xiàn)了包括一個(gè)井口、4條巷道、10個(gè)采區(qū)、和1處排水井在內(nèi)的宋元時(shí)代煤礦遺址，說(shuō)明宋代時(shí)，我國(guó)已經(jīng)有了很完整的井下采礦技術(shù)。清朝煤炭開(kāi)采業(yè)在明代的基礎(chǔ)上，得到了進(jìn)一步發(fā)展。尤其是在乾隆年間（公元1736～1795年），出現(xiàn)了我國(guó)古代煤炭開(kāi)發(fā)史上的有一個(gè)高潮，山西境內(nèi)就有很多清朝煤礦遺址。

2.我國(guó)近代小煤窯發(fā)展

在19世紀(jì)80～90年代初，形成了一個(gè)開(kāi)辦煤礦的小高潮。至1895年為止，各地開(kāi)辦了十幾個(gè)規(guī)模較小的近代煤礦，此為中國(guó)近煤礦發(fā)展的第一階段。1895～1936年是中國(guó)近代煤礦發(fā)展的第二階段，創(chuàng)辦了很多民族資本煤礦企業(yè)，主要有陜西保晉礦務(wù)局、晉北礦務(wù)局、山東中興煤礦公司、華東煤礦公司和河南中原煤礦公司，開(kāi)辦了陽(yáng)泉、大同、壽陽(yáng)、晉城、峰縣、焦作、六河溝、萍鄉(xiāng)、賈江等煤礦。1914～1918年，中國(guó)民族資本近代煤礦得到了一定發(fā)展，又先后開(kāi)辦了華東、長(zhǎng)興、北票、正豐、長(zhǎng)城、柳江、恰立、中和、大通、淮南等煤礦。在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，晉察冀邊區(qū)共有小煤窯473個(gè)，日產(chǎn)煤炭2000多噸；1949年，私營(yíng)小窯產(chǎn)煤918萬(wàn)t，占全國(guó)3243萬(wàn)t煤炭產(chǎn)量的28．3％。    

3.建國(guó)后小煤窯發(fā)展

建國(guó)后，1956年私營(yíng)小窯實(shí)現(xiàn)了社會(huì)主義改造，以私人小窯為主的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦不復(fù)存在。1958年2月，《人民日?qǐng)?bào)》一篇社論上提出了“大躍進(jìn)”的口號(hào)，當(dāng)時(shí)的煤炭部提出了“全民大辦煤礦”的口號(hào)，要求小煤礦做到在全國(guó)“星羅棋布，遍地開(kāi)花”。這些小煤窯建設(shè)工程絕大多數(shù)都沒(méi)有完工，在隨后(1960年)開(kāi)始的煤炭工業(yè)第一次大調(diào)整中，煤礦的建設(shè)規(guī)模大量縮減。

小煤窯大規(guī)模破壞性開(kāi)始發(fā)生在1979以后。在當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件下，為了實(shí)現(xiàn)投資少、見(jiàn)效快的效果，國(guó)家采取了大力扶持鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的策略。在辦礦體制上，實(shí)行“國(guó)家、集體、個(gè)人一起上，大中小煤礦一起搞”的政策，小煤礦遍地開(kāi)花；到1996年，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的產(chǎn)量達(dá)到了歷史最高峰6.15億t。在一系列的打壓政策后至2001年降至低谷，以后隨著經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇而重新發(fā)展，至2004年又幾乎恢復(fù)到了1996年的水平，產(chǎn)量在6億t左右。

2009年以后，隨著國(guó)家政策的轉(zhuǎn)變及國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家和地方相繼出臺(tái)了資源整合政策，小煤窯關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)，徹底退出歷史的舞團(tuán)。

二、小煤窯復(fù)采的必要性

小煤窯是的發(fā)展歷經(jīng)上千年，是歷史的產(chǎn)物。從它開(kāi)始生產(chǎn)的那天起，無(wú)論是從當(dāng)年的技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)投入還是安全要求都不具備安全生產(chǎn)的基本條件?，F(xiàn)在它雖然退出了歷史的舞臺(tái)，但是當(dāng)年采掘區(qū)域被資源整合兼并重組到各個(gè)礦井井田范圍內(nèi)，給各個(gè)礦井的采掘規(guī)劃及安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的威脅。

1.小煤窯的采煤工藝

1958年以前至古代，小煤窯采煤一直是沿襲古老、原始的巷道掘進(jìn)式采煤方法，由于手挖小煤窯開(kāi)采產(chǎn)量不大，都是季節(jié)性開(kāi)展，一般一個(gè)小煤窯能開(kāi)工3至5年，每年向前挖幾米，主平巷挖好后，就沿煤層傾斜挖岔間，也叫上山、下山，一般掌子面斷面為下寬1.5米，上寬1米，高1.7米，呈梯形斷面。期間，小煤窯開(kāi)采雖然縱橫上千年，但是小煤礦產(chǎn)量極小，活動(dòng)區(qū)域不大，對(duì)目前煤礦生產(chǎn)影響較小。

1958年以后，由于煤窯的礦井采量的擴(kuò)大及技術(shù)革新的推廣，其采煤方法發(fā)展到殘柱式采煤法叫“房柱式”開(kāi)采。其采煤方法是沿煤層走向每隔15至20米開(kāi)一上山平巷或下山平巷，然后在兩個(gè)平巷之間每隔10至20米開(kāi)一個(gè)上山巷或下山巷。這樣開(kāi)采到人力或者畜力極限后，再采用后退殘柱式巷道回采，用巷道分割煤柱直至一個(gè)煤柱、一個(gè)煤柱分割完。

2.小煤窯復(fù)采的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

限于當(dāng)時(shí)的開(kāi)采條件，無(wú)論是沿襲古老原始的巷道掘進(jìn)式采煤方法還是“房柱式”開(kāi)采，都是粗放式開(kāi)采。開(kāi)采是選擇成本最低、經(jīng)濟(jì)效益最好的那部分資源進(jìn)行挖掘，采空區(qū)內(nèi)留有頂煤、底煤和煤柱，回采率普遍為5%-15%之間，采出率相當(dāng)?shù)?，在目前煤價(jià)持續(xù)走高，煤炭市場(chǎng)緊俏的情況下，采掘區(qū)域留煤仍有巨大的開(kāi)采經(jīng)濟(jì)價(jià)值。以山西樓俊集團(tuán)趙家莊煤業(yè)有限公司為例，其井田西南為原山西柳林陳家灣趙家莊煤業(yè)有限公司小窯開(kāi)采古空區(qū)，受限于當(dāng)時(shí)開(kāi)采技術(shù)條件，開(kāi)采過(guò)程中未進(jìn)行巷道測(cè)量，所以具體采掘范圍、巷道走向不清。2009年礦井兼并重組后，對(duì)礦井井田進(jìn)行采掘規(guī)劃，編制《礦井兼并重組整合項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)》時(shí)，專家組認(rèn)為該區(qū)域的古空區(qū)威脅太大，又有趙家莊村保安煤柱及工業(yè)廣場(chǎng)保安煤柱相隔，且與原礦井生產(chǎn)系統(tǒng)相距較遠(yuǎn)，開(kāi)采投資過(guò)大，經(jīng)濟(jì)效益不明，不具備開(kāi)采價(jià)值，故在進(jìn)行采掘布置時(shí)未進(jìn)行考慮，也未進(jìn)行采掘規(guī)劃。2016年以后，礦井面臨資源枯竭，采掘銜接緊張，出現(xiàn)無(wú)接替掘進(jìn)工作面的局面，掘進(jìn)隊(duì)也面臨輪休放假。在這種背景下，為提高礦井資源回采率，增加經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)避免礦職工放假流失的問(wèn)題，經(jīng)認(rèn)真考察評(píng)估，認(rèn)為該小窯開(kāi)采區(qū)域仍具有復(fù)采經(jīng)濟(jì)價(jià)值，遂重新布置規(guī)劃為四采區(qū)。

三、課題的提出

1.礦井概況

山西樓俊集團(tuán)趙家莊煤業(yè)有限公司是經(jīng)山西省煤礦企業(yè)兼并重組整合工作領(lǐng)導(dǎo)組辦公室晉煤重組辦發(fā)[2009]33號(hào)文《關(guān)于呂梁市柳林縣煤礦企業(yè)兼并重組整合方案（部分）的批復(fù)》批準(zhǔn)的兼并重組整合煤礦，批準(zhǔn)開(kāi)采9號(hào)單一煤層，生產(chǎn)規(guī)模90萬(wàn)t/a，面積3.7683km3。礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為0.76m3/min，二氧化碳絕對(duì)涌出量為1.3m3/min，屬低瓦斯礦井。煤層具有爆炸性、自燃傾向性為Ⅱ級(jí)、地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，水文地質(zhì)類型中等，井田內(nèi)奧灰水水位標(biāo)高為810-811m，煤層開(kāi)采深度由1040-830m標(biāo)高，全區(qū)不帶壓。

2.古空區(qū)概況

原山西柳林陳家灣趙家莊煤業(yè)有限公司始建于1991年，1996年建成投產(chǎn)，井田面積2.5307km2，原核定生產(chǎn)能力為90kt/a，礦井采用三個(gè)立井開(kāi)拓，分別是主立井、副立井、回風(fēng)立井。從主立井形成后，向西掘進(jìn)過(guò)3條巷道形成通風(fēng)系統(tǒng)，即正西巷、副西巷、回風(fēng)巷，巷道長(zhǎng)約200m—350m，然后采用不規(guī)則的“房柱式”開(kāi)采工藝進(jìn)行開(kāi)采，巷道沿著9號(hào)煤層頂板以下0.5m進(jìn)行掘進(jìn)，以掘代采，巷道斷面3m*2.5m，木棚架支護(hù)。2019-2020年期間，四采區(qū)9402和9403工作面先后形成，礦安排專業(yè)技術(shù)人員對(duì)古空巷范圍進(jìn)行測(cè)繪。9402綜放工作面內(nèi)部有古空巷751m，9403綜放工作面內(nèi)部有古空巷道1325m，分布廣、無(wú)規(guī)則、長(zhǎng)度長(zhǎng)、冒頂面積大，部分古空巷道方位與切眼工作面平行，過(guò)古空巷危險(xiǎn)系數(shù)增加。

開(kāi)采范圍如圖所示：

3.古空巷注漿充填材料作用機(jī)理

注漿充填材料在煤礦各種項(xiàng)目中的使用已經(jīng)有很久的歷史，然后古空區(qū)內(nèi)部分巷道有少量殘余積水，影響古空巷道充填效果，所以古空巷道充填需采用高固水材料。

高固水材料由甲、乙料由無(wú)機(jī)超細(xì)顆粒粉料組成、通過(guò)特定的工藝條件制得的復(fù)合型粉末狀材料。具有高流動(dòng)性，快速凝固，強(qiáng)度高等特性，既可以替代有機(jī)高分子化學(xué)充填材料，也可以代替其它無(wú)機(jī)充填材料無(wú)機(jī)充填料?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送，漿最高可送120-260M，最長(zhǎng)水平泵送距離達(dá)1200M，泵送入后自密實(shí)，具有良好的壓縮率5-10%，殘余強(qiáng)度可達(dá)極限；可用于采空區(qū)充填、密閉墻體充填、高冒區(qū)充填、隅角瓦斯充填和采空區(qū)防滅火充填。

使用時(shí)，甲、乙料分別與水混合后通過(guò)管道獨(dú)立輸送?；旌虾罅黧w再經(jīng)管路輸送至使用地點(diǎn)。兩種流體在混合前、后的流體行為有很大的不同。混合前流體物性基本不隨時(shí)間改變，而混合后則產(chǎn)生水化作用，并在一定時(shí)間內(nèi)失去流動(dòng)性，屬時(shí)變性流體。

高固水注漿材料在應(yīng)用過(guò)程中，從配制成液態(tài)至混合，以及到使用地點(diǎn)，都通過(guò)管道輸送來(lái)完成。期間，漿體經(jīng)歷物理流動(dòng)及化學(xué)反應(yīng)固結(jié)的過(guò)程。這些變化特性對(duì)注漿設(shè)備的選型、管道形式的確定、輸送管路轉(zhuǎn)換關(guān)鍵點(diǎn)處置以及采空區(qū)注漿方式與技術(shù)方案的確定都有直接影響。

對(duì)高固水材料漿體性能的研究表明：高固水材料單漿流體流變性基本屬無(wú)粘性料漿，如表3.3-1中可以看出，高固水材料的體積濃度不超過(guò)0.1，為極稀懸浮液，且甲乙料漿粘度均較小。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)甲乙兩種不同料漿粘度特性進(jìn)行研究，結(jié)果見(jiàn)表3.3-2和表3.3-3?？梢钥闯?，不同水體積下的A料液，其粘度隨時(shí)間變化不大，但隨著水體積的減少，粘度不斷增大。B料液的規(guī)律與A相似，但隨著時(shí)間增大，粘度有稍微增大的趨勢(shì)。從工程應(yīng)用角度考慮，高固水注漿材料A與B漿液粘度屬低粘度。

以上規(guī)律表明，高固水注漿材料甲乙兩種單料漿可以視為牛頓流體，在研究時(shí)間段內(nèi)，其粘度變化不大，時(shí)間對(duì)單漿流體粘度影響不大。因粘度隨時(shí)間變化對(duì)工程應(yīng)用不會(huì)產(chǎn)生較大影響，為該材料實(shí)施長(zhǎng)距離輸送提供了理論基礎(chǔ)。

甲乙兩種漿液混合后，即開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)。混漿體的流變性隨時(shí)間發(fā)生顯著變化，屬于時(shí)變性流體。時(shí)變性流體的粘度隨時(shí)間變化對(duì)高固水注漿材料混合后漿體管道輸送設(shè)計(jì)以及對(duì)采空區(qū)采取何種注漿方法具有直接的影響。此外，甲乙料漿混合后的粘度特性除與配比有關(guān)外，還與含水量有直接的關(guān)系?；旌虾蟮母吖趟牧蠞{體不再是牛頓流體，漿體屬震凝性時(shí)變非牛頓流體。不同凝結(jié)時(shí)間，其時(shí)變性滿足不同的規(guī)律；但相同凝結(jié)時(shí)間，不同水體積的漿體滿足相同的時(shí)變規(guī)律。

因此，在管路輸送設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮該規(guī)律。選擇合適的材料凝結(jié)時(shí)間與輸送距離很重要，確保漿液的正常輸送。

4.高固水材料充填法方案對(duì)比

為確保9402綜放工作面回采工作的順利進(jìn)行，防止回采期間過(guò)空巷時(shí)出現(xiàn)片幫冒頂事件，給煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患，決定對(duì)9402、9403綜放工作面內(nèi)部古空巷道進(jìn)行注漿充填加固。注漿充填古空區(qū)工藝有兩種：

（1）井下分段注漿

根據(jù)古空巷道揭露的支護(hù)和頂板情況，將注漿區(qū)分為數(shù)個(gè)標(biāo)段，由內(nèi)向外依次充填加固。對(duì)冒落區(qū)域無(wú)法繼續(xù)前行時(shí)，采用冒落區(qū)口構(gòu)筑閉墻加壓注漿和從靠近順槽和切眼位置施工鉆孔加壓注漿方式進(jìn)行。對(duì)有支護(hù)、近水平且古空巷道較長(zhǎng)的區(qū)域進(jìn)行分段、分梯次依次充填。使其形成一個(gè)具有一定抗壓強(qiáng)度的再生承載體，確保9402工作面順利通過(guò)古空冒落區(qū)。

（2）全充填壓力注漿法

具體為在地表施工鉆孔，鉆孔深度達(dá)到采空底板3m，將注漿管密封在煤礦采空區(qū)上覆巖層中，采用泥漿泵，將漿液注入煤礦采空塌陷區(qū)和其上覆的巖層裂隙帶中，漿液的結(jié)石體阻止上覆巖層及地表的進(jìn)一步變形，從而達(dá)到治理采空區(qū)之目的種為地面鉆孔注漿。

四、注漿施工

2019年-2020年，四采區(qū)9402和9403綜放工作面先后揭露古空巷道后，山西樓俊集團(tuán)趙家莊煤業(yè)有限公司對(duì)兩個(gè)工作面的古空巷道采用以上兩種不同注漿工藝進(jìn)行注漿施工。

1. 9402綜放工作面古空區(qū)注漿施工

（1）9402綜放工作面概況

9402綜放工作面為四采區(qū)的第二個(gè)綜放工作面，兩順槽掘進(jìn)方位角為180°，走向長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采，平均長(zhǎng)度為504m，切眼長(zhǎng)度為150m，回采面積72750m2。9402綜放工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)期間連續(xù)揭露古空巷6條，均沿9號(hào)煤頂板以下0.5m處薄層夾矸（0.04m）掘進(jìn)，斷面3m（寬）×2.5m（高），房柱式開(kāi)采、木棚架支護(hù)，支護(hù)間距1-2m，部分巷道大面積冒頂，局部有積水；9402進(jìn)風(fēng)順槽掘期間未揭露古空巷。經(jīng)詳細(xì)測(cè)量，9402綜放工作面共有古空巷道751m。

（2）施工工藝及流程

根據(jù)9402綜放工作面古空巷道測(cè)量結(jié)果，因該工作面古空區(qū)巷道范圍較清晰，大部分巷道支護(hù)良好，人員通行安全，故9402綜放工作面古空區(qū)采用井下分段注漿工藝施工。將9402綜放工作面古空巷分成21個(gè)標(biāo)段，計(jì)劃注漿施工順序?yàn)閺?號(hào)標(biāo)段至20號(hào)標(biāo)段依次進(jìn)行。施工標(biāo)段序號(hào)如下：

（3）充填操作工藝要求

1）水灰比選擇

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明水灰比為控制在3-4:1，抗壓強(qiáng)度3-5Map左右；水灰比為控制在5:1，抗壓強(qiáng)度2-4Map左右，與煤體硬度相仿；水灰比為控制在6:1，抗壓強(qiáng)度1-2Map左右，強(qiáng)度小于煤體，但能達(dá)到充填效果；根據(jù)揭露古空巷道實(shí)際情況，計(jì)劃：

a.在冒落區(qū)域施工時(shí)，由于空巷的走向及深度不明確，為了能夠讓材料更好的擴(kuò)散，在保證注漿效果的前提下，適當(dāng)?shù)慕档筒牧系目箟簭?qiáng)度，增大水灰比至6:1；

B.在積水區(qū)域施工時(shí)，為了吸收巷道內(nèi)積水，保證注漿效果，縮小水灰比至3:1；

c.在巷道支護(hù)良好區(qū)域施工時(shí)，保證水灰比至5:1；

2）古空巷注漿設(shè)備

高固水材料采用ZYB-80/80或ZYB-80/110雙液匹配注漿泵，具體參數(shù)見(jiàn)下表：

設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下：

3）充填工藝

a.巷道支護(hù)良好區(qū)域施工時(shí)，用編制袋填裝煤矸石將古空巷道每20-30m分成一個(gè)小段，編織袋前后垛設(shè)兩層，并在里面擋墻鋪設(shè)風(fēng)雨布，防止漏漿，然后從內(nèi)向外一次注漿。注漿段應(yīng)預(yù)先加強(qiáng)老巷口的支護(hù)，防止頂板垮落傷人。充填時(shí)，應(yīng)將管路盡量設(shè)置在每個(gè)小段巷道中部巷道頂板，以防止管道口被注漿料堵塞。如圖示：

b.在冒落區(qū)域施工時(shí)，采用編制袋填裝煤矸石將老巷出口封死，編織袋前后垛設(shè)兩層，并在里面擋墻鋪設(shè)風(fēng)雨布，防止漏漿。在老巷口工作時(shí)，應(yīng)預(yù)先加強(qiáng)老巷口的支護(hù)，防止頂板垮落傷人。充填時(shí)，應(yīng)將管路盡量向前深入老空內(nèi)，進(jìn)行充填。如圖示：

c.在冒落段長(zhǎng)度大于40m時(shí)，古空巷口注漿無(wú)法達(dá)到注漿效果，應(yīng)采用井下施工注漿鉆孔的辦法進(jìn)行打鉆注漿。注漿過(guò)程中要隨時(shí)觀測(cè)注漿泵壓力，當(dāng)泵壓達(dá)到5MPa時(shí)，立即停止注漿，進(jìn)行下一注漿循環(huán)。如圖示：

（4）效果檢驗(yàn)

9402綜放工作面注漿工程于2019年4月開(kāi)始施工，歷時(shí)2個(gè)月，累計(jì)注漿1250噸。2019年7月工作面開(kāi)始揭露古空巷，原空巷處注漿效果良好，注漿料大部分未能充填至古空巷道頂板，但也能在支架頂部形成較牢固的注漿人工假頂，空巷內(nèi)冒落區(qū)碎矸均結(jié)塊，采煤機(jī)割痕明顯，且未出現(xiàn)大的片幫和冒頂。

4.1.4-1 9402綜放工作面通過(guò)注漿區(qū)

2.9403綜放工作面古空區(qū)注漿施工

（1）9403綜放工作面概況

9403綜放工作面為四采區(qū)的第三個(gè)綜放工作面，兩順槽掘進(jìn)方位角為180°，走向長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采，平均長(zhǎng)度為464m，切眼長(zhǎng)度為105m，回采面積27300m2。工作面進(jìn)、回風(fēng)順槽均連續(xù)揭露古空巷數(shù)條，房柱式開(kāi)采，巷道大部分冒頂，無(wú)積水。因古空巷道內(nèi)冒頂嚴(yán)重，人員踏勘測(cè)量不安全，結(jié)合揭露情況估算該工作面大約有古空巷道1300m。

（2）施工工藝及流程

根據(jù)9403綜放工作面古空巷道初步測(cè)量結(jié)果，因該工作面古空巷長(zhǎng)度長(zhǎng)、古空區(qū)范圍大，古空區(qū)大面積冒頂嚴(yán)重，井下分段注漿投工多、耗時(shí)長(zhǎng)、不安全，所以計(jì)劃采用地面全充填壓力注漿法施工。地面施工鉆孔兩個(gè)，鉆深160m。鉆孔鉆進(jìn)至工作面中部，古空巷道內(nèi)或者附近。地面注漿施工完成后，根據(jù)9403進(jìn)、回風(fēng)順槽古空巷口閉墻觀測(cè)的注漿效果，在井下閉墻口進(jìn)行補(bǔ)充注漿，以確保注漿效果達(dá)到質(zhì)量要求。

4.2.2-1 9403綜放工作面古空巷地面鉆孔施工位置示意圖

（3）充填操作工藝要求

1）水灰比選擇

a.在地面注漿施工時(shí)，為了能夠讓材料更好的擴(kuò)散，在保證注漿效果的前提下，確定水灰比為6:1；

b.在巷道閉墻口補(bǔ)充注漿時(shí)，確定水灰比為5:1。

2）充填工藝

地面全充填壓力注漿法。在地表施工鉆孔，鉆孔深度達(dá)到采空底板3m，將注漿管密封在煤礦采空區(qū)上覆巖層中，采用泥漿泵，將漿液注入煤礦采空塌陷區(qū)和其上覆的巖層裂隙帶中，漿液的結(jié)石體阻止上覆巖層及地表的進(jìn)一步變形，從而達(dá)到治理采空區(qū)之目的。

注漿施工順序：注漿施工時(shí)，應(yīng)先施工邊緣帷幕孔，以形成有效的止?jié){帷幕，阻擋漿液的外流，后施工中間注漿孔。鉆孔應(yīng)分序次間隔進(jìn)行，一般分二～三個(gè)序次成孔，一序次孔對(duì)采空區(qū)可以起到補(bǔ)勘的作用，根據(jù)實(shí)際地層及采空區(qū)情況對(duì)后序孔的孔位、孔距、孔數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以彌補(bǔ)均勻布孔設(shè)計(jì)的不足。注漿工作也應(yīng)間隔式分序次進(jìn)行，一序次孔漿液可能擴(kuò)散范圍較大，二、三序次孔注漿將使前序次未充填的空洞得到再次充填，從而提高充填率。傾斜煤層采空區(qū)應(yīng)先施工沿傾向深部采空區(qū)邊緣孔，采取從深至淺的施工序次。

注漿施工工藝：采用一次成孔、自下到上，一次全灌注施工。

4.2.3-1 9403綜放工作面鉆孔注漿示意圖

（3）效果檢驗(yàn)

9403綜放工作面注漿工程于2020年5月開(kāi)始施工，歷時(shí)3個(gè)月，累計(jì)注漿3356噸。2020年9月9403綜放工作面開(kāi)始揭露古空巷，原空巷處注漿效果良好，注漿料全部充填至古空冒落區(qū)頂板，支架頂部形成較牢固的注漿人工假頂，空巷內(nèi)冒落區(qū)碎矸均結(jié)塊，采煤機(jī)割痕明顯，且未出現(xiàn)大的片幫和冒頂。

4.2.3-1 9403綜放工作面通過(guò)注漿區(qū)

五、兩種古空區(qū)注漿工工藝比較

六、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

1.井下注漿時(shí)，古空巷道內(nèi)的注漿作業(yè)地點(diǎn)及安全出口必須加強(qiáng)支護(hù)，確保人員安全。所有施工人員都必須堅(jiān)持執(zhí)行敲幫問(wèn)頂制度，防止落矸碎石對(duì)作業(yè)人員造成威脅。嚴(yán)禁進(jìn)入冒頂區(qū)域作業(yè)。發(fā)現(xiàn)頂板壓力大、頂板離層、托板變形、鋼帶斷裂、網(wǎng)包增多、聽(tīng)見(jiàn)頂板有悶響聲等冒頂預(yù)兆時(shí)，要立即停止作業(yè)，撤出現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員。

2.充填點(diǎn)和制漿站均需要安設(shè)甲烷、CO傳感器。作業(yè)過(guò)程中，瓦檢工現(xiàn)場(chǎng)跟班值守，隨時(shí)檢查瓦斯情況，發(fā)現(xiàn)瓦斯超限立即停工撤人，并馬上組織排放瓦斯。

3.加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)力量。注漿施工期間，現(xiàn)場(chǎng)跟班礦領(lǐng)導(dǎo)、安全監(jiān)察專員、科隊(duì)長(zhǎng)及掘進(jìn)隊(duì)帶班隊(duì)長(zhǎng)要現(xiàn)場(chǎng)指揮，協(xié)調(diào)注漿工作，以確保注漿施工安全順利完成。

4.地面注漿施工時(shí)，要對(duì)鉆場(chǎng)位置準(zhǔn)確定位。為確保鉆孔職工質(zhì)量，最好使用定向鉆機(jī)進(jìn)行注漿鉆孔施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況合理設(shè)置，制漿池、沉淀池、泥漿池應(yīng)分開(kāi)，各類漿池的容量要大于計(jì)算泥漿水量30%以上，防止泥漿往外溢。

5.地面注漿施工時(shí)，為防止注漿料凝固堵塞鉆孔和出料口，所以必須24小時(shí)連續(xù)注漿。為供電安全可靠，供電系統(tǒng)必須采用雙回路供電；供水水泵需實(shí)現(xiàn)一用一備；注漿料需至少有1-2天備用量。

6.未防止人員墜落，泥漿池周圍應(yīng)進(jìn)行安全防護(hù)，并設(shè)置夜間照明設(shè)施，泥漿池周圍設(shè)置高1.2米防護(hù)欄，距泥漿池邊緣不小于500mm，欄桿柱打入地面深度不少于500mm，立柱間距不大于3000mm，防護(hù)欄設(shè)置密目安全網(wǎng)，掛設(shè)安全警示標(biāo)識(shí)牌。

7.切實(shí)做好水土保持和植被保護(hù)工作，施工中的棄碴應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃考慮，并按地方環(huán)保部門的法律法規(guī)執(zhí)行；施工中的建筑垃圾、機(jī)械油污、生活污水、垃圾等應(yīng)事先合理規(guī)劃排放處理地點(diǎn)，不得污染當(dāng)?shù)厮磁c環(huán)境。

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