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112020 年第 3 期 1306 综采工作面 大型复合构造带综合加固技术研究 曹建波 （晋煤集团沁秀公司岳城煤矿，山西 晋城 048000） 摘 要 根据 1306 综采工作面褶曲和断层复合构造破碎带特征，提前加固三角煤和工作面内部加固煤壁，针对煤壁不同破碎 程度分别采用高压化学注浆和聚胺酯木锚杆锚注加固工艺技术，实现了工作面高效安全开采。 关键词 综采 构造带 加固 中图分类号 TD353 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.03.005 Research on Comprehensive Reinforcement Technology of Large Composite Structure Belt in 1306 Fully Mechanized Coal Face Cao Jian-bo （Yuecheng Coal Mine, Qinxiu Company, Shanxi Jincheng Anthracite Mining Group Co., Ltd., Shanxi Jincheng 048000） Abstract According to the characteristics of the fold and fault composite structure fracture zone in 1306 fully mechanized coal face, the triangle coal and the inner coal wall of the working face are strengthened in advance. According to the different fracture degree of the coal wall, the high-pressure chemical grouting and the polyurethane wood anchor bolt grouting reinforcement technology are adopted respectively to realize the high-efficiency and safe mining of the working face. Key words fully mechanized mining structure belt strengthen 收稿日期 2019-09-17 作者简介 曹建波 （1984-） ， 男， 山西运城人， 本科， 助理工程师， 主要从事煤矿综采工作。 1 工程概况 晋煤集团岳城煤矿位于山西省沁水县郑村乡， 本井田含煤系为石炭统太原组和下二叠山西组，主 要开采 3、9、15煤。3 号煤层位于山西组下部， 煤层埋藏深度 145218m。1306 工作面位于三采区 北部，工作面沿煤层伪倾斜方向布置，里低外高， 工作面倾斜长 678m，走向长 179m，工作面煤层平 均厚度 4.2m，采用倾斜长壁低位放顶煤一次采全高 综合机械化采煤方法，顶板管理为全部跨落法，机 采厚度 3.00.1m，放煤厚度 1.2m，一刀一放，循 环进度 0.6m。 在风巷左侧相邻的 1305 工作面回采中，断层 破碎带节理、裂隙发育，在机尾段、中间段、机头 段出现大范围片帮冒顶现场，造成端面空顶距加大， 架前顶板大面积悬空暴露，易发生冒顶现象。1306 综放工作面断层和向斜在风巷侧较发育，巷道变形 大，风巷两侧煤柱和瓦斯巷工作面侧巷帮疏松煤体 破碎。F11 断层落差为 2.3m，造成煤层进一步抬起， 必定会对工作面的回采造成严重影响。运巷一侧 F9 断层破碎区对端头煤体稳定将产生不利影响。 2 综合治理方案分析 2.1 施工方案 理论计算表明，1306 工作面破碎带对煤层和顶 煤同时加固时，顶煤和直接顶下位岩层处于三向压 缩状态，有利于保持顶煤、顶板的完整和稳定，效 果最佳；对不同层位煤体加固时，加固下位煤体， 控制煤壁片帮比直接加固顶煤效果更好。 由于对 1306 工作面回采造成影响的连续破碎 区总体走向宽度较大（距切眼 100 ～ 310m），考 虑破碎区特点，确定回采过程中对工作面内破碎区 进行加固，工作面内部未及时加固区域形成的架前 高冒区进行快速充填，针对不同区域确定适宜的工 艺技术。 1306 工作面大型复合破碎带若同时加固下位机 采煤体和顶煤，将大幅增加材料消耗和工程成本， 122020 年第 3 期 产过程中需截割、运输岩石，因此应适当加大主要 生产设备的能力。 （3）极近距离煤层合并开采时，由于混入大 量的矸石，会影响煤质，因此最好建设配套选煤厂 或者增加预先排矸系统，确保矿井的效益最大化。 技术可靠但经济不合理。工程实践表明，煤壁片帮 上部煤体垮落、架前顶板悬空暴露是导致架前冒顶 的主要原因，确定以加固煤体的上部煤壁为主，提 高下位机采煤层煤体稳定性，达到控制顶煤、顶板 的目的。注浆加固单孔材料渗透范围大，能显著提 高破碎体的整体性，可用于各种破碎煤岩体加固， 但材料消耗量大，成本高。聚氨酯木锚杆锚注加固 依靠材料自身膨胀压力使加固材料渗透到钻孔周围 破碎煤岩体裂隙的一定范围，提高破碎体的稳定性， 材料消耗少，可显著减低工程成本。受单孔有效作 用范围限制，适用于具有一定强度和块度且离层不 明显的破碎体加固。 1306 工作面破碎带不同区域煤体松散程度和块 度差异较大，超前加固区煤体松散离层，断层带煤 体块度小，褶曲内部煤体块度较大。井下试验确定 超前加固和工作面内部断层带进行注浆加固提高煤 体整体性，工作面内部褶曲构造区采用聚氨酯木锚 杆锚注加固，提高煤壁稳定性。 2.2 施工工艺 （1）注浆加固施工工艺。采用注浆泵将化学 浆液注到煤岩体的裂隙之中，可以有效提高破碎煤 岩体的完整性和强度。注浆加固施工工艺主要包括 钻孔、封孔、注浆 3 道工序。 （2）聚氨酯木锚杆锚注加固。采用机械法将 聚氨酯化学加固材料灌入到钻孔内，利用聚氨酯化 学加固材料的反应膨胀去填充破碎煤岩体的裂隙， 实现加固作业。加固施工工艺主要包括钻孔、装入 锚杆及注浆塑料管、封孔、灌浆 4 道工序。 （3）架前高冒充填施工工艺。在架前形成的 高冒空间区域位置内，注入填充化学泡沫材料，利 用化学泡沫材料的发泡能力实现冒顶预防。架前高 冒充填施工工艺主要包括棚顶、充填 2 道工序。 3 应用效果 （1）1306 工作面破碎带采用化学注浆和聚氨 酯木锚杆锚注加固等不同的工艺，技术可靠，经济 合理，在保证工程效果的同时，比单一化学注浆加 固工程成本降低 88，日产量提高了 14.5，回采 工效提高 212。 （2）1306 工作面破碎带加固后，保证了安全 生产，无冒顶等安全事故发生。该技术除了在 1306 工作面进行实践应用外，同时也在该煤矿 1308 工 作面切眼刷大工程中进行了实践应用，效果同样比 较理想。 【参考书目】 ［1］ 樊勇 . 综采工作面注浆加固技术实践 [J]. 煤， 2010，19（s1）43104. ［2］ 魏军贤，王安舍，申文彪 . 注浆加固技术在煤矿 综放回采中的应用 [J]. 矿业安全与环保，2010， 37（01）69-7174. ［3］ 冯志强 . 破碎煤岩体化学注浆加固机理分析及应 用 [J]. 煤炭科学技术，2008（10）32-3558. ［4］ 冯志强 . 破碎煤岩体化学注浆加固材料研制及渗 透扩散特性研究 [D]. 煤炭科学研究总院，2007. ［5］ 宁宇 . 煤岩体化学加固作用的力学原理分析 [J]. 煤炭科学技术，1996（05）36-4058. ［6］ 王志清，肖亚宁，万世文 . 综放孤岛工作面复合 构造破碎带化学加固技术 [J]. 煤炭科学技术， 2005（04）18-21. （上接第 8 页） 了资源回收率，具有良好的安全和社会效益。 【参考文献】 ［1］ 张宇，陈占清 . 沿空留巷围岩受力变形特征及其 支护优化设计 [J]. 煤炭工程，2018，50（10） 130-133. ［2］ 初艳鹏，孟海军，陈俊民 . 护巷煤柱合理宽度 留设的理论分析与实践 [J]. 矿业安全与环保， 2013，40（01）85-88. （上接第 10 页） 【参考文献】 ［1］ 刘玉军 . 极近距下部煤层采煤工艺特点及措施研 究 [J]. 科技与企业，2013（14）226. ［2］ 朱玉宽 . 惠安煤矿采煤方法及设备选型的探讨 [J]. 山西煤炭，2014，34（12）42-43. ［3］ 安鹤龙 . 采煤工作面初次放顶的技术管理 [J]. 煤 炭技术，2004（04）63-65.