＊陳萌萌

（山西潞安晉安礦業(yè)工程有限責(zé)任公司 山西 046000）

煤礦生產(chǎn)安全管理不僅對(duì)生產(chǎn)作業(yè)安全保障具有直接性影響，更是企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益實(shí)現(xiàn)的基本前提。在當(dāng)前煤礦企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提升背景下，綜采工作面注漿加固技術(shù)類型也更加復(fù)雜，這些技術(shù)研究多集中于順槽頂幫支護(hù)、應(yīng)力區(qū)頂板支護(hù)等方面，同時(shí)也有關(guān)于注漿漿液方面的研究，為注漿加固技術(shù)應(yīng)用提供參考。本文基于某煤礦8105綜采工作面順槽注漿加固方案為例，對(duì)相關(guān)技術(shù)方案和應(yīng)用要求進(jìn)行說明，以期為同類工程項(xiàng)目處理提供參考。

1.工程概況

某煤礦8105綜采工作面膠帶順槽，巷寬4.5m，至回采線長600m，由于該工作面為孤島工作面，受兩側(cè)采空壓力影響，巷道頂板壓力集中，極易出現(xiàn)頂板下沉及底鼓現(xiàn)象，由于兩巷幫受壓力影響極易破碎出現(xiàn)鼓幫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工作面回采安全。為了加強(qiáng)巷道頂板及兩幫的結(jié)構(gòu)完整性，使回采順利進(jìn)行，必須采取措施對(duì)巷道圍巖進(jìn)行整體加固。

2.綜采工作面膠帶順槽注漿加固方案設(shè)計(jì)

(1)注漿加固治理原理及預(yù)期效果

當(dāng)前我國煤炭企業(yè)生產(chǎn)中，關(guān)于綜采工作面注漿加固治理原理方面的研究已經(jīng)較為豐富，形成全面而又具有針對(duì)性的技術(shù)體系[1]。本文基于某煤礦8015綜采工作面現(xiàn)狀，提出采用化學(xué)注漿法進(jìn)行加固治理，一方面通過注漿作業(yè)，能夠有效改變?nèi)趺娴牧W(xué)性能，提升工作面破碎煤墻的強(qiáng)度和頂板支撐能力，有效提升頂煤整體穩(wěn)定性；另一方面能夠使松散破碎體重新膠結(jié)為整體，形成承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮出巖石頂?shù)淖苑€(wěn)能力[2]。

通過工程方案設(shè)計(jì)，能夠達(dá)到如下效果：一是利用漿液固結(jié)體的網(wǎng)絡(luò)骨作用，有效提高圍巖參與強(qiáng)度、限制圍巖破壞的擴(kuò)展，有效改善圍巖變形狀況[3]是基于漿液的充填壓密，能夠?qū)⒘严秹嚎s直至閉合狀態(tài)，轉(zhuǎn)變圍巖破壞機(jī)制，有效提升圍巖彈性模量和強(qiáng)度。二是能夠?qū)⑺缮r體重新膠結(jié)成整體，提升整體承載能力，避免工作面推進(jìn)過程中形成片幫冒頂現(xiàn)象，改善現(xiàn)有賦存環(huán)境[4]。

(2)注漿加固材料選擇

表1 晉安加固I號(hào)材料技術(shù)參數(shù)

(3)施工區(qū)域確定

依據(jù)本工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場勘察情況，加固區(qū)域確定為：巷道回采側(cè)幫加固長度150m（回采里程350～500m位置），巷頂加固長度100m（回采里程400～500m坡底低洼處），停采線及車場加固長度70m。注漿加固平面圖設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 某煤礦8105綜采工作面機(jī)尾三角區(qū)注漿加固平面圖

在設(shè)計(jì)方案中，排間距為4m，頂板五花眼布置，巷幫三花眼布置。頂板注漿孔深4m，單孔注漿量20桶，幫孔孔深5.0m，單孔注漿量控制在30～40桶。

(4)注漿孔參數(shù)及布置

注漿孔位置整體設(shè)計(jì)為：在巷道頂板第一排布置3個(gè)注漿孔，中間1個(gè)孔，兩邊距離兩幫0.5m處各1個(gè)孔，第二排布置2個(gè)注漿孔，兩孔在距離兩幫1m處，排距4m，依次類推，按五花眼布置。具體布置方案如圖2所示。

圖2 王莊8105工作面膠帶順槽巷道鉆孔布置圖

在確定整體注漿孔位置基礎(chǔ)上，各個(gè)部位注漿孔位置及參數(shù)設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 注漿孔位置及參數(shù)設(shè)計(jì)

打孔作業(yè)方式為鉆具打孔，確保注漿孔深度及角度符合設(shè)計(jì)要求，在注漿孔外布置2m注射管，再連接封孔器，內(nèi)部全接花管。

(5)施工工藝流程

依據(jù)設(shè)計(jì)方案及打孔作業(yè)規(guī)范要求，施工工藝流程組織如下：首先是打孔作業(yè)，依據(jù)孔位設(shè)計(jì)，打設(shè)注漿鉆孔。鉆孔直徑Ф=42mm，深度、傾角按照設(shè)計(jì)要求打設(shè)，在現(xiàn)場可根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。打孔完成后，多功能泵及其附件組裝好并把注射槍固定在對(duì)應(yīng)位置。其次是注漿流程：將兩根吸料管分別插入樹脂和催化劑桶中，活塞在氣馬達(dá)的作用下運(yùn)動(dòng)，由于壓力的作用使原料經(jīng)過活塞進(jìn)入輸料管，輸送到注射槍里，通過注射槍注入地層，原料滲入裂隙，進(jìn)而快速反應(yīng)達(dá)到加固的目的。再次注漿流程完成后，用樹脂沖洗管路和混合槍，在重復(fù)上述步驟完成換孔注漿。

3.注漿加固方案施工工藝要點(diǎn)及安全措施

(1)施工工藝要點(diǎn)

綜采工作面膠帶順槽注漿加固方案施工流程雖然較為簡單，對(duì)施工現(xiàn)場要求不高，但是在具體施工過程中，為確保注漿加固效果達(dá)到預(yù)期目的，在施工過程中還應(yīng)當(dāng)注意如下方面要點(diǎn)：一是在施工過程中應(yīng)當(dāng)注意提供穩(wěn)定的風(fēng)源，將風(fēng)源壓力控制在0.4～0.7MPa范圍內(nèi)，同時(shí)要確保孔深和孔間距前提下，才能夠進(jìn)行鉆孔處理。二是注漿人員在施工中，應(yīng)注意查看注漿量、注漿比例及擴(kuò)散范圍，準(zhǔn)備好棉紗、木楔以封堵漏液區(qū)域，減少材料浪費(fèi)保證加固效果。當(dāng)注漿過程中出現(xiàn)少量反料情況時(shí)，應(yīng)降低注漿速度或進(jìn)行間歇性注漿，直至不再出現(xiàn)反料；當(dāng)注漿過程中出現(xiàn)大量反料時(shí)，應(yīng)用棉紗、木楔進(jìn)行封堵，如仍無法封堵時(shí)，應(yīng)停止注漿。三是在注漿作業(yè)過程中，必須要明確對(duì)應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，注意觀察注漿壓力，在出現(xiàn)故障時(shí)，要能夠第一時(shí)間進(jìn)行故障處理，以確保注漿正常進(jìn)行。四是在注漿作業(yè)中，要做好清洗劑，水和機(jī)油（每次需15kg）以及裝水的舊桶等材料的準(zhǔn)備，在作業(yè)流程完成后，用清洗劑將缸體、注漿管路和注射槍沖洗干凈，保證下次注漿時(shí)能夠正常使用。

(2)鉆孔安全技術(shù)措施

依照國家和企業(yè)相關(guān)生產(chǎn)安全管理規(guī)范要求，鉆孔安全技術(shù)措施主要包括如下方面內(nèi)容：

伴隨著公眾閱讀方式從紙質(zhì)閱讀向數(shù)字化閱讀轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的報(bào)刊亭已不能完全滿足市民需求。同時(shí)，隨著人工成本逐年上升，報(bào)刊的運(yùn)營成本也在逐年提高，讓城市報(bào)刊亭的經(jīng)營普遍陷入困境。

一是強(qiáng)化施工人員技能考核要求，熟知錨桿機(jī)、風(fēng)鉆等設(shè)備運(yùn)行特征，能夠熟練掌握相關(guān)機(jī)具性能和操作方法，在現(xiàn)場做好操作規(guī)程培訓(xùn)并考試合格后，方可上崗作業(yè)。

二是做好施工作業(yè)前的設(shè)備檢查和技術(shù)處理工作，錨桿鉆機(jī)的各連接處要緊固到位。將操作按鈕、搬手等置于關(guān)閉狀態(tài)，向油杯內(nèi)注入機(jī)油、抓緊鉆機(jī)接頭，打開壓風(fēng)閥門，將風(fēng)帶風(fēng)管等處雜物和積水清除到位。接頭位置要用專用U型卡卡牢。在處理完成后，與司機(jī)溝通到位后打開截門，在空載狀態(tài)下，由慢至快進(jìn)行鉆動(dòng)、升降及充水操作，在確保各項(xiàng)作業(yè)要求達(dá)到正常作業(yè)要求情形下，由另一作業(yè)人員插入鉆桿并緊握護(hù)手，司機(jī)將鉆頭緩慢提升至鉆孔位置，同時(shí)打開沖洗水及鉆機(jī)開關(guān)，待鉆頭鉆進(jìn)巖體并確定旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，再快速鉆進(jìn)。這一環(huán)節(jié)是鉆孔作業(yè)的核心環(huán)節(jié)，也是確保整體鉆進(jìn)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

三是做好作業(yè)現(xiàn)場的安全管理工作，人員站位必須穩(wěn)定、可靠，在巷道支護(hù)達(dá)到安全前提下才能進(jìn)行施工操作，堅(jiān)決避免出現(xiàn)空頂作業(yè)。施工現(xiàn)場組織應(yīng)當(dāng)全面、有序，確保各個(gè)崗位工作人員能夠配合到位。

四是對(duì)于施工中出現(xiàn)的不正常現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)及時(shí)排除后再進(jìn)行后續(xù)作業(yè)，堅(jiān)決避免出現(xiàn)帶病作業(yè)和超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在出現(xiàn)孔內(nèi)阻力增大且排粉能力明顯不足時(shí)，必須停止鉆進(jìn)并采取對(duì)應(yīng)措施處理后，才能進(jìn)行后續(xù)作業(yè)，堅(jiān)決避免出現(xiàn)蠻干現(xiàn)象。

(3)注漿安全技術(shù)措施

注漿安全技術(shù)措施要求較為繁瑣，具體內(nèi)容可以總結(jié)為如下方面：

一是現(xiàn)場人員的安全防護(hù)管理，注漿人員及現(xiàn)場觀察人員，都必須佩戴防護(hù)眼鏡、橡膠手套等防護(hù)用品，在出現(xiàn)高處鉆孔和安裝注漿管作業(yè)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)佩戴安全帶，確保工作臺(tái)搭設(shè)質(zhì)量。

二是現(xiàn)場作業(yè)人員要嚴(yán)格依照安全規(guī)范要求進(jìn)行操作，做好現(xiàn)場泵壓力及泵口方向觀察，做好吸料情況觀察，各個(gè)崗位人員隨時(shí)報(bào)告觀察情況。在現(xiàn)場應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好一定量的清水和機(jī)油等清洗劑，在注漿不慎濺到皮膚或眼睛等部位，需要立即用清水沖洗，嚴(yán)重情形下還需立即就醫(yī)。同時(shí)在注漿收工階段，還需要做好缸體和注漿管路的清洗工作。

三是要做好關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的銜接與安全檢查，在鉆孔、接管、下管及封孔等各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)，預(yù)先檢查周邊情況，堅(jiān)決避免違章作業(yè)現(xiàn)象，確保各個(gè)部位連接牢固，防止出現(xiàn)設(shè)備和頂板掉落造成的人身傷害。

四是在施工過程中，如有出現(xiàn)圍巖松動(dòng)、跑漿、注漿壓力突然下降等意外情形，要及時(shí)停止作業(yè)，待查明原因并采取有效處理措施后，才能夠恢復(fù)正常作業(yè)。

4.注漿加固方案應(yīng)用效果分析

注漿作業(yè)完成后，圍巖結(jié)構(gòu)裂隙明顯充實(shí)，巖體由二向應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)，密實(shí)度和塑性都明顯增強(qiáng)，脆性減弱，達(dá)到較好的處理效果。晉安加固I號(hào)注漿材料在不遇水的情形下，能夠達(dá)到1.2～2.5左右的膨脹系數(shù)，在遇水時(shí)，則能夠達(dá)到原體積的10～20倍，達(dá)到良好的裂隙處理效果[5]本工程施工中，總結(jié)出對(duì)應(yīng)的施工組織方案和工法一套，為后續(xù)同類項(xiàng)目處理提供更加精準(zhǔn)的參考依據(jù)。相對(duì)于傳統(tǒng)施工工藝，綜采工作面各個(gè)部位穩(wěn)定性有明顯提升，有效確保作業(yè)安全。施工過程中材料和人工方面的經(jīng)濟(jì)成本較之傳統(tǒng)工藝也有明顯縮減，成本控制達(dá)到較好水平，能夠達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益[6]。

5.結(jié)論

基于現(xiàn)場施工和現(xiàn)場相關(guān)參數(shù)檢測，整體施工達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果，取得良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過改進(jìn)技術(shù)方案應(yīng)用，綜采工作面注漿處理施工成本較之傳統(tǒng)施工方案，材料成本投入有所增加，但是在人力資本投入和施工流程方面具有較為明顯優(yōu)勢，因此總體施工成本明顯下降。通過膠帶順槽注漿加固處理，能夠確保綜采工作面在后續(xù)作業(yè)中的整體安全水平得以有效控制，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。