山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司13707（上）综采面揭露老巷充填加固工程实施方案二〇一七年二月八日1 概况本方案是根据太原理工矿山设计研究所《山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司13707（上）综采面揭露老巷充填加固施工技术设计方案》（以下简称《设计方案》）确定的。

根据山西阳城阳泰集团屯城煤业有限公司3#煤层2017年规划图及3#煤层采掘工程平面图，矿井与2017年上半年开始回采13707（上分层）综采工作面，但是由于该工作面所圈定区域下分层存在多条空巷，各巷道的围岩稳定性较好，13707（上分层）综采工作面在回采过程中将不断的穿越下分层空巷，如果对下分层空巷处理不当，将导致13707（上分层）综采工作面无法通过下分层空巷，因此需对下分层空巷进行采前处置。

综合经济条件、地质环境及空巷现存状况等条件，最终确定使用超高水充填材料，对空巷采用采前注浆充填的方式，以保证工作面能够顺利回采。

下分层空巷的充填治理主要是利用注浆充填法营造出一个再生承载层来保证综采设备顺利通过。

下分层空巷充填处理控制原理就是根据下分层空巷的赋存条件及工作面条件，确定再生承载层的厚度与强度，减缓再生底板在综采设备的压力下的下沉量并能保证顺利推进通过，减缓顶板垮落煤岩层对工作面顶板的冲击，并能承载垮落的煤岩层，确保工作面安全通过下分层空巷。

再生承载层的强度和厚度决定再生承载层稳定。

13707综采工作面示意图2充填加固实施方案根据13707综采面的具体地质条件和充填注浆施工工艺的技术要求，本方案设计采取现场近距离制浆、短距离管道输送、大流量小压力注浆施工。

2.1工程量与工期依据《设计方案》工程量如下：1、走向方向布置的七个横贯巷道：横贯长度25m，巷高3m，巷宽4m。

单个横贯原始空洞体积：25*3*4=300m3七个横贯原始空洞体积：7*300m3=2100m3七个横贯长度：7*25=175m2、平行工作面六个横贯巷道：横贯长度暂按23m，巷高3m，巷宽4m单个横贯原始空洞体积：23*3*4=276m3六个横贯原始空洞体积：6*276m3=1656m3六个横贯长度：6*23=138m3、下分层两条平行工作面巷道：长度暂按134*2=268m，巷高3m，巷宽4m原始空洞体积：2*134*3*4=3216m3综上，共计需充填巷道长度: 581m，矿硐容积：6972m3。

每吨高水材料预计充填体积4m3，合计需用高水材料2100吨。

按“三八”制作业循环计划，预计工期20工作日，预留首个充填点巷道准备工作以及补液注浆顺延时间10日，预计总工期30个工作日。

注：上表中为防止不确定因素造成浆液流失影响投入。

计划净工程量、工期等参数均增加系数1.2。

2.2 注浆设备注浆设备的选型目前以江苏镇江长城注浆设备有限公司生产的充填注浆设备应用较广，用于双液充填的电动泵性能指标见表7-1。

图7-1 ZBYSB320/8-22型煤矿用双液变量注浆泵表7-1 双液充填泵性能指标油箱容量——200 L 液压油质——46、68号抗磨液压油防爆电机——YBK2-180L-4电机功率——22KW使用电压——380V/660V/1140V 油泵型号——63YCY14-1B外形尺寸—— 1.6ⅹ1.0ⅹ1.5m主机重量——1000Kg2.3 制浆站制浆站布置基本要求如图7.2所示。

（1）制浆站需占用宽约3.4m，长约20m的一段巷道或硐室，以便同时安置充填设备、储备一定量的充填材料。

（2）制浆站堆料平台应能放置两天使用的充填材料。

为使材料能保持干燥，平台应铺垫木板。

若顶板淋水，要挂防水塑料布。

甲、乙两种材料不能混放，应分别堆放。

运料矿车应能进入堆料平台旁，以减轻工人装卸运料强度。

（3）制浆站用2英寸钢管供水，要求供水能力达到20m3/h，以及时给搅拌桶加水，保证充填工作连续进行。

（4）为满足不间断注浆需求，制浆站共设计四个搅拌器（即：甲、乙每种两个搅拌器交替制浆单），罐体净容积不低于5 m3。

根据注浆泵泵送能力，制、注浆期间单浆搅拌器交时间为30min，（2英寸）无缝钢管或焊接钢管组成。

输浆管路有两路，均从制浆站到充填点，一趟输送甲料，另一趟输送乙料。

为使充填方便可靠，充填泵与钢管之间用高压胶管过渡连接，充填钢管与混合器间也要用高压胶管过渡连接，混浆管使用高压胶管。

（（1））胶管与钢管间使用高压专用快速接头。

、（（2））混合器距充填作业点距离不低于50m。

（（3））距充填地点最近空巷位置，在充填管路上设置三通，及开关蝶阀，用于超注时分流余浆。

（2）清水供应管路。

为使充填连续作业，应尽量缩短往搅拌桶中加水时间。

每个搅拌桶设单独清水供应管，管径不小于2寸。

（3）信号系统。

充填点与充填硐室间相隔较远，必须设置信号联络系统，采用声光信号联络系统。

充填管路布置示意图螺旋混合器示意图出料说明：（1）图中所有数字尺寸单位为mm。

（2）6吋管型号DN150，壁厚8mm。

（3）螺旋叶片用5×140×400的铁片扭曲180°而成，包括两种，一种是顺时针拧，另一种是逆时针拧（右旋跟左旋）。

（4）相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90°。

（5）焊接完成后，必须保证螺旋叶片光滑，不得出现毛刺。

（6）为便于焊接螺旋叶片，筒体做成两个半圆形，焊接完成后，再把筒体焊接起来，保证其密封要求，并且两端均用法兰连接。

（7）所接水管主要用于工作面或制浆出现故障时监时清洗管路所用。

故所接水管处应设置开关，正常时关闭；因故障临时停止充填时，则要及时打开，用水把停留在混合管及消防软管中的混合浆体冲出，防止固结堵管。

2.5待充填巷道准备由于揭露横贯老巷顶部均有不同冒落，故为防止浆液注入时顶部形成聚气空腔，巷道两端砌筑密墙前须在巷道注浆侧沿顶板铺设两路接顶注浆管路到巷道各最高冒落点顶端，两管中一为接顶注浆管，另一路为排气管（接顶注浆管路出口低于排气管口）。

而后在巷道两端砌筑密闭墙并预留充填灌浆口和液位观察排气口。

注浆期间随充填浆液面增长，逐个封闭液位观察排气口，待液面没过灌浆口时改用接顶注浆管路实施接顶注浆。

详见下图冒 落 横 贯 充 填 剖 面 图注：灌浆口预埋管路为4吋钢管。

接顶浆注管为2吋注浆钢管，液位观察排气管为2吋焊管。

2.6充填工艺流程老巷充填工程总体步骤如下：注浆站安装原材料下运→充填巷道（横贯）准备→巷道注浆充填→补液注浆管路铺设注浆充填工艺流程如下：浆液制备→输、灌浆→接顶注浆→管路清洗→补液注浆余浆分流2.6.1 料浆制备系统准备在正式进行充填工作之前，检修人员应对充填系统进行检查，确保充填设备与管路等畅通。

一切就绪后，联络充填点开始进行充填。

充填工作分以下三个阶段进行：（1）试生产阶段A，B生产系统可适量进行试生产，注意各子系统的运行情况，重点观察A、B两种浆体是否按1:1体积比进行输送。

（2）正式充填阶段正常充填工作开始后，A，B生产系统尽量保持连续生产，减少停泵次数，保持充填工作的连续性。

（3）收尾阶段充填工作结束后，必须对管路进行清洗。

清洗管路用水量要适量，不宜过多，只要把管路中残存的浆体冲出即可。

（可根据所铺设管路总长度乘以管路截面积进行计算用水量）为了保证充填工作的连续进行和充填质量，制浆超出需求量，充填点观测员立即打开余浆分流管路向另一空巷分流余浆。

2.6.2 充填点准备与作业（1）充填点排水。

在正常充填过程中，由于余浆分流会导致下一充填巷道存在上一巷道充填废液和清管路用水，当积水过深时，则需要用专门的设备对工作面进行排水，否则将影响浆液在空间内凝结。

（2）充填过程中可能会发生漏浆、管子破裂等问题，所以充填点应将常用的材料工具备足，以便及时更换。

（3）充填管路布置。

A、B两种单浆由制浆系统流出后在充填点前方进行混合，然后经过混合器混合之后流入充填巷道。

（4）制浆站和充填点之间需要配备专门的人员进行沟通联系。

（5）配备专门的人员对充填工作面及相关的输送管路进行巡视。

2.7 充填劳动组织与充填作业安排在充填过程中，需要各工种相互配合才能完成充填工作。

各工种主要分布于制浆站、充填点。

劳动组织见下表充填劳动组织明细表2.8 充填过程中常见问题及解决措施由于充填工作开始的一段时间内，充填人员对充填系统的熟悉程度、劳动组织安排合理程度等原因，充填工作难免会出现一些问题，从而影响了充填工作的正常实施。

充填过程中可能出现的问题以及解决措施如下：（1）如甲、乙两种浆液泵送不均匀，造成该问题的原因主要有两点：①制浆生产系统不完善，一定周期内所生产浆液满足不了连续泵送的要求，停泵次数增多，缓存池中A、B两种浆液“倒虹吸”能力不同，导致产生差异。

（一般来说，B料浆液“倒虹吸”现象较为强烈）②A、B充填泵使用过程中进浆口部分堵塞、吸浆管漏气、密封圈损坏等原因，造成了实际泵送能力的差异。

具体解决措施有：①进一步完善制浆生产系统，保证所生产浆液能够满足连续泵送的要求。

②及时检查和清理充填泵进浆口、吸浆管、密封圈等容易影响实际泵送能力的区域，及时解决问题。

（2）充填管路堵塞充填过程中，由于充填不顺利或者多次停泵，管路中难免会留存充填浆液的沉积物，久而久之，造成管路堵塞。

所以在充填结束后，一定要用适当的清水冲洗管理，保证管路畅通。

（3）甲、乙两种料使用量不均衡在使用超高水材料中存在甲、乙材料所用量不均等现象，主要原因有两点：①材料在输送过程中损失。

由于搬卸等原因造成袋子破坏，致使材料存在一定量的损失。

②正常充填过程中，由于料称、称重显示表头不准确造成的累计误差。

具体应注意保证材料在输送过程中，袋子不受损坏；及时对料称和表头进行检验和调试，保证其准确度。

（4）充填管路漏液主要原因管路局部阻力大，接头质量差，薄弱地点多。

具体做法是必须安排专人每班检查管路联接情况，经常紧固螺栓；减少管路阻力，转弯大的地点更换为冲压弯头。