邢东矿矸石充填工作面注浆技术的研究与应用

摘要：矸石充填工作面注浆技术的应用大大提高了工作面矸石充填体的抗压强度，弥补了矸石充填工作面上下巷充填及工作面过断层时充填不接顶、不密实的缺点，提高了工作面的充填率，改善了矸石充填工作面的充填效果。

关键词：矸石充填 工作面 注浆技术

矸石充填工作面注浆技术是在矸石充填工作面充填矸石后，再对工作面进行注浆的技术，技术研究成功后，将大大提高矸石充填体的抗压强度，弥补矸石充填工作面过断层时充填不接顶、不密实的缺点，改善工作面上下巷充填效果，提高矸石充填工作面的整体充填效果，对我矿建下采煤有着非常重要的意义。

1 工作面注浆材料的选择

为找到理想注浆材料，我们参观调研了邢台煤矿，他们注浆起初用的粉煤灰，后期换成了超高水充填材料。回矿后，我们选出了三种材料为试验材料，分别为粉煤灰、水泥、高水。通过试验，我们得出以下结论：三种材料和矸石充分混合后，超高水充填材料和矸石的混合最好，混合体承压强度最大。故最终选取超高水材料为矸石充填工作面的注浆材料。

2 注浆方式及设备的选择

注浆材料确定为超高水材料后，相应的注浆方案有两个：一是由地面注浆站制浆，直接将注浆管路接通至12212矸石充填工作面，通过地面注浆站制浆、注浆；另一个是在井下自制超高水注浆设备，在12212矸石充填工作面现场制浆、注浆。对比两方案，方案一机动性弱，适合注浆量大的注浆方式，方案二机动性强，适合注浆量小的注浆方式。结合矸石充填工作面实际注浆需要，我们选取方案二为注浆最终方案。

方案选定后，我们选取井下普通注浆泵为动力设备，自制两个搅拌桶和一个混合桶为材料搅拌、混合设备。经过第一次现场实际注浆后，我们队设备进行了改动，注浆泵动力设备不变，加大了搅拌桶和混合桶的尺寸，并自制了超高水材料井下配比工具，方便井下注浆料的搭配。改进后的设备一次制浆可达到0.5m3，一个班注浆最高可达25m3。

3 工作面注浆材料的配比

工作面注浆材料选为超高水材料后，第一个问题就是材料如何配比。超高水材料有4中单料，分别是A料、AA料、B料、BB料，四种材料的配比不能比照地面注浆站对井下高水充填工作面的配比，毕竟注浆设备，注浆条件大不一样。如何配比材料，才能达到理想效果是我们研究的重要议题。通过多次配比试验及实际注浆试验，我们得出了矸石充填工作面的最佳注浆配比：水灰比为8：1，配料比A：B：AA：BB=1：1：0.15：0.01。此种配比的材料保证了注浆料的流动性，使其可以充分的在矸石空隙流动，达到理想的注浆效果。

4 注浆管路在工作面的布置

工作面管路如何布置才能达到最理想的注浆效果是我们研究项目的一项重要研究内容。注浆前，我们在工作面布置了一趟4卡箍联接花管。花管吊挂在矸石充填支架后尾梁处，随着矸石的充填将花管埋近矸石充填区域。推进到一定距离后（后面介绍推进距离的确定），即对工作面进行注浆。

首次注浆，我们发现了这样布置管路的诸多弊端，为此我们也做了多处改进：第一，注浆管的选取，老式4卡箍管联接处很容易折断，而管路是埋在充填矸石里的，后期支架捣实矸石时肯定对管路有作用力，联接强度不符合要求。故我们重新选择普通4用法兰联接的管作为注浆管。第二，注浆花管在工作面的布置，工作面完全选用注浆花管很容易造成浆体只流向压力小的地方，即靠近上下巷矸石充填不密实的地方，由此工作面的注浆压力增大到一定程度，浆体都从上下巷的缝隙处跑了出来。为此我们改变了工作面注浆花管的布置，由以前的工作面全部布置花管改为4架到27架布置花管，工作面下端头即运输巷前四架不布置注浆管，通过注浆压力靠浆体自己留到下巷，工作面后四架布置实管，原理同后四架不布置充填管路一样。通过此次改进，第二次注浆效果良好，达到了预期设想。

5 注浆工艺

经过现场试验，我们最终得出了工作面注浆的最佳工艺：工作面注浆采用预埋管路的方法进行高水材料注浆，在充填支架后方顶板处预埋4花管，第一次在工作面推进10m后预埋，以后每20m预埋一次，预埋管路又充填10m时进行注浆，预埋管路伸进工作面3-4个支架距离的时候改为1.5-2.0m长的花管（布满Φ8mm的花眼，间距5-6公分，卡箍连接），管路端头距下巷4-5架距离。注浆压力达到3MPa时停止注浆。

6 矸石充填工作面上下巷的注浆方式

经过现场试验，我们总结出了工作面上下巷的最佳注浆方式：对于工作面下巷，我们采取的注浆方法是通过工作面预埋的管路直接对其注浆，几次试验结果达到了预期。但对于工作面上巷，利用工作面预埋的管路注浆效果不是很好，为此我们实地考察研究，在工作面上巷单独布置了一趟注浆管路，其注浆步距同工作面注浆。注浆时先注工作面，最后对上巷注浆。

7 结束语

项目总体研究成果将达到国内先进水平。技术研究成功后，大大提高了矸石充填体的抗压强度，弥补了矸石充填工作面上下巷充填及工作面过断层时充填不接顶、不密实的缺点，提高了工作面的充填率，改善了矸石充填工作面的充填效果。

参考文献：

[1]张永成.注浆技术，2012.

[2]刘建功，赵庆彪.煤矿充填法采煤，2011年.

[3]查剑锋.矸石充填开采沉陷控制基础问题研究[D].中国矿业大学，2008.

作者简介：高云雷（1985-），男，河北吴桥人，助理工程师，冀中能源股份有限公司邢东矿技术部技术员。