龙煤集团七台河矿业公司新兴煤矿 黑龙江七台河 154600
摘要：掘进巷道施工中过断层时，因断层影响，断层附近区域内，岩层松散破碎，难以受力，巷道断面较大，易造成顶板及巷帮冒落破碎，难以维护，如果预先在工作面前方预计的断层破碎区域内注入特制水泥浆液，对围岩进行胶结加固，使断层区域内的破碎围岩形成一个整体，对有效地预防、处理巷道顶板冒落，快速掘进提供了可靠的技术措施。
关键词：胶结围岩；预防、处理冒顶；快速掘进
采用注浆的方式对煤矿井下松散破碎围岩进行加固是提高矿井施工速度、生产效益和安全性性质有效地技术措施方法。注浆就是利用风动、电动或其他动力，通过注浆孔及注浆管路，将具有流动性、凝胶性及渗透性并在凝固后具有一定的强度的液体水泥浆液均匀的压住到松散破碎的围岩内，从而改善围岩的物理力学性质，提高围岩的整体强度及稳定性，以满足井下施工需求的一种方法。
1工程概况
新兴煤矿位于七台河矿区西部，地理坐标为北纬45°46′——45°47′，东经130°30′——130°31′。新兴煤矿所在的行政区为七台河新兴区，新兴煤矿从1958年开始筹建，1960年东煤公司204勘探队提交精查地质报告后，由原黑龙江煤炭设计院进行总体设计，于1964年成立，矿区面积为43.3356km2，采深度为200m至-800m标高，可采煤层有46、47、48、49、51、56、58、60、63、65、66、67、68、74号等14层，经过历年技术改造，现已开拓至三水平-600标高。
西八采区10801掘进队负责施工巷道为三水平东主运巷，本巷道设计长度1200米，施工方式为：炮掘；出货方式为：耙装机出货，本巷道设计断面为宽5.2m×高4.05m的半圆拱形巷道，当工作面施工至380m时，遇断层，受断层影响，巷道围岩性质发生改变，由白沙岩逐渐过渡为松散的黑色破碎煤岩互层，受掘进的扰动影响，岩层中应力重新分布，导致工作面顶板发生冒落，最高处达9m，并在逐渐加大。为保证施工人员安全，同时保证巷道正常施工，决定在冒顶区域注入特制的水泥浆液，强化围岩，以顺利通过断层冒顶区域。
2注浆原理
当巷道进入断层带后，围岩的整体性、抗压强度及承载能力都明显下降，巷道成型后，围岩应力重新分布，在此过程中，巷道受断层影响，破碎、松散的围岩承载能力下降，围岩呈碎块状大面积冒落，造成冒顶。特制的水泥砂浆具有良好的渗透性，粘结性高，抗压强度大等特性，注入特制的水泥浆液后，可利用其特性对破碎围岩裂隙进行渗透并再次胶结凝固，形成人工造成的整体围岩。注浆基于以下几点因素：（1）通过对冒顶区域进行碎石充填后，进行注浆，可在冒顶区域形成人工顶板，并胶结充填冒顶空间，阻止冒顶空间继续增大。（2）通过对工作面前方的岩层进行注浆，可对未受掘进影响的松散破碎岩层进行再次粘结、加固，巷道围岩不易冒顶片帮，从而大大提高了工作面的安全系数，改善了工作面的工作环境。
3施工方案
3.1施工步骤
第一步：在距断层冒落点8-10m处施工8个钻孔，编号1-8，利用其中2号、5号孔采用喷浆机对断层内充填直径5mm以下石子，用来充填冒顶区域，共计95车（1.5吨矿车）计100m³（见图1）。
第二步：在距断层冒落点3.8m处砌一混凝土墙，作为注浆时，水泥浆液的承压盖板，规格：5m宽，高4.2m，墙厚0.8m，底板向下挖0.3m，用料水泥、沙子、石子共计16.5m3³（见图1）
第三步：在混凝土墙处施工三个钻孔用于注浆，编号后补孔1、2、3（见图1）。
第四步：自2015年11月10日至12月8日注水泥与鹤岗方提供添加剂浆液，详细说明如下：
1）浆液配比：50kg水泥：4.35kg添加剂：33kg水；2）后补孔1、2、3共计注浆水泥2565袋（128.25吨）：添加剂11157.75kg：水84645kg，11月24日补孔2号经过测压注浆钻孔压力2mpa，此时1、3孔已注不动（泵不工作）压力3mpa以上.（帮壁出现渗水）；3）11月25日至12月8日改为2、3、5号钻孔注浆，共计用：水泥740袋（37吨）：添加剂3219kg：水24420kg，此注浆过程帮壁开始漏浆。
第五步：取芯12月10日沿混凝土墙处施工9m取芯钻孔，提取断层体2m以下岩心，判断岩性可以巷道施工.
第六步：12月15日开始将混凝土墙扒掉，沿巷道右帮顶板施工一个2m 宽*2m高*2m深小断面，后取岩样，确定混凝土强度，合格后继续施工至未架设钢棚处，采用锚索钎杆施工2个探孔长度分别为4m、5m，方位分别为 82°、85°倾角分别为80°、75°确定巷道顶板轮廓线2.5m以内为一体且岩性稳定适合继续前进。
4效果验证
通过岩芯取样以及再建开掘巷道后观察发现，可在巷道围岩中发现明显的水泥浆胶结痕迹，同时围岩及冒顶区域的巷道顶板完整性及强度有显著的提高，可进行正常的钢棚锚喷联合支护。
结语
对掘进工作面冒顶区域断层破碎带进行注浆，可有效的控制破碎岩体的冒落，将破碎的围岩重新胶结为一个整体，提高了掘进工作面围岩的完整性，改善了工作面顶板的受力状况，为掘进工作面安全快速的通过断层破碎带提供了有利条件及有效的措施方法。
参考文献：
[1]徐光亮，刘旭锋.煤矿破碎围岩注浆加固技术研究现状分析[J].煤矿安全，2016，47（01）：174-177.
[2]程新春.煤矿掘进巷道过断层破碎带支护技术[J].现代矿业，2017，33（07）：187-188.
论文作者:翟云
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：围岩论文; 巷道论文; 断层论文; 工作面论文; 顶板论文; 注浆论文; 浆液论文; 《基层建设》2018年第22期论文;