山西灵石红杏广进宝煤业有限公司 山西灵石 031300
摘要：针对100105工作面地质构造带影响煤层顶板隔水性问题，对工作面揭露的X1切眼陷落柱、F1断层356°H=2.5∠66°、X2回风顺槽陷落柱进行注浆加固工作，通过注浆加固该薄弱环节，增强了注浆区域阻隔水能力。
关键词：陷落柱；断层；注浆加固；隔水能力
1 工程背景
100105工作面主要开采10号煤层，煤层平均厚度3.82m，夹矸0.4m左右，煤层结构1.7（0.4）1.72，煤层倾角3-10°，平均6°，煤层硬度（f）为1.5，属于煤层稳定性煤层。工作面煤岩层基本为单斜构造区，产状为走向北西，倾向北东，断层倾向356°、倾角66°、落差2.5m，陷落柱X1切眼外帮揭露15m，陷落柱X2回风巷道揭露34m，破坏了煤层顶板隔水层完整性，为满足安全生产的需要，为排除该区域安全隐患，对揭露的X1切眼陷落柱、断层356°H=2.5∠66°、X2回风顺槽陷落柱进行注浆加固工作，通过对现场区域勘查，结合矿井的水文地质资料和以往的生产经验决定进行化学注浆。
2 注浆施工工艺流程
2.1 打孔
所有注浆孔先用Φ42mm钻杆连接Φ89mm钻头开孔孔深7.8m，下Φ76mm套管深度8m，外露200mm，第一根管500mm处缠绕棉丝，第4根管距离孔口600mm缠绕棉丝加套管5m外露400mm，用波雷因固管，做10MPa承压实验，之后用Φ56mm钻头扫孔，打孔深度15m，安装4分注浆管10m，固管，做10MPa承压实验，然后注浆。
2.2 套管相关材料参数：
1）2100mm长的Φ76mm套管两头套内、外扣。
2）300mm长的Φ76mm一头套内扣，另一头焊接法兰盘连接Φ76mm阀门，中间切割Φ60mm圆孔焊接Φ78mm短管200mm长，本装置做3套，如图3所示。
3）Φ76mm管内、外扣扣距3mm，长度50mm。
图3 套管示意图
2.3 注浆材料
注浆材料选用河北同成科技股份有限公司生产的波雷因，A料每桶27㎏，B料每桶23kg，A、B两种材料按1:1比例混合使用，A、B各一桶为一组。其参数见下表1。
表1 PN-1型波雷因技术参数
2.4 注浆设备
封孔、注浆均采用ZBQ-5/12型气动高压双液化学注浆泵，每分钟最大排浆量为20L，供气压力为0.3～0.8Mpa，每分钟耗气量为1.5m3，与之配套使用的高压风管直径为25mm，出浆管直径为10mm。
2.5 注浆参数设计
1）注浆压力
设计选定注浆终压为6～8MPa，预计单孔注浆量10组。
2）注浆扩散半径
依据注浆压力、相关理论公式和类似工程经验数据计算，实际施工时通过调整浆液的胶凝速度、渗透性和注浆终压，保证实际有效扩散半径不小于2.0m。
3 现场施工
3.1 注浆孔布置
1）切眼X1陷落柱
根据现场观察泥质成分丰富，胶结致密坚硬，陷落柱边缘和围岩接触面为薄弱部位，沿揭露的陷落柱边缘垂直布置5个注浆孔，孔距3m，孔深15m，单孔注浆量10组。
2）356°H=2.5∠66°断层
沿揭露的断层面垂直煤层底板布置钻孔，布置7个注浆孔，孔距3m孔深15m，单孔注浆量10组。
3）回风顺槽X2陷落柱注浆
沿陷落柱边缘垂直布置8个注浆孔，孔距3m，孔深15m，单孔注浆量10组。
3.2 现场施工
对揭露的切眼陷落柱、356°H=2.5∠66°断层、回风顺槽巷陷落柱区域于2018年4月12日开始至16日结束，采用化学注浆材料波雷因注浆，施工期5天，打注浆孔20个，钻孔钻进总进尺444.5m,安装套管总长度160m，注波雷因10吨。
切眼陷落柱注浆：12日早班中班在切眼陷落柱打注浆孔1-5号5个注浆孔，孔距3m，孔深均为15m，安装套管均8m，用波雷因注浆固管，单孔注浆量10组（包括固管注浆，下同，单孔注浆压力见下表），合计50组（说明：1桶A料和1桶B料是1组，A料27kg/桶，B料23kg/桶）。
356°断层注浆：13日早班和14日早班在198断层打注浆孔1-7号7个注浆孔，孔距3m，其中1-3号注浆孔孔深均15m，4-7号孔孔深均为28m，单孔注浆量10组，1-7号孔均安装套管8m，用波雷因注浆固管，合计70组。
回风顺槽陷落柱注浆：15日早班、16日早班和三个班在运料巷陷落柱打注浆孔1-8号8个注浆孔，孔距3m，孔深均为28m，安装套管均8m，用波雷因注浆固管，单孔注浆量10组，合计80组。
表2 2-118C工作面注浆量统计表
4 结论
施工过程中严格按照《100105工作面注浆加固设计方案》和《安全技术措施》规定精心施工、布置所有注浆孔，务使每个注浆孔全部楔入到断层、陷落柱和围岩交接处阻隔水最薄弱的部位，通过注浆加固该薄弱环节，增强了注浆区域阻隔水能力。打钻过程中更是严密观察钻孔孔口流水情况和顶板、帮壁情况，仔细观察钻孔出水量。注浆过程中准确控制注浆比例（1：1），使波雷因发挥到最佳的封堵效果，各项指标达到《加固设计方案》和《补充措施》的各项要求标准，陷落柱和断层未影响工作面正常推进，达到顶板阻隔水效果。
参考文献
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作者简介
白卫俊（1965-），男，籍贯山西省吕梁市兴县，1987年7月毕业于山西省煤炭工作学校，2015年7月辽宁科技大学函授毕业，工程师（采煤），现任山西灵石红杏广进宝煤业有限公司矿长助理。
论文作者:白卫俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/12/9
标签：注浆论文; 煤层论文; 断层论文; 工作面论文; 套管论文; 早班论文; 灵石论文; 《基层建设》2019年第24期论文;