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摘要：双柳煤矿33408综采工作面初采期间有40m煤层倾角达到250，初采过程中支架顶梁前方出现多处大面积片帮、冒顶事故，致使支架无法向前推移，工作面推进速度极其缓慢，采用常规方法难以处理，影响了工作面的安全生产。应用马丽散化学浆液注浆，成功加固了工作面的破碎顶板，确保了工作面的安全生产。
关键词：马丽散注浆；煤矿综采工作面；冒顶；顶板加固
中图分类号：TD327
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2011)22-0085-02
双柳煤矿33408综采工作面位于矿井三采区前进方向的北翼，西侧工作面尚未形成，东侧33406工作面已经回采完毕。334087-作面所采(3+4)#煤层，该煤层属二叠系山西组下段顶部煤层，该煤层区内较为稳定，结构复杂，含二－四层厚约0.04-0.2米的深灰一黑色碳质泥岩、泥岩夹矸层。区内煤层倾角0°-25°，平均5°。工作面走向长2133m，其中等切巷长291.5m，等切巷倾向长172.7m，工作面位于一单斜构造之上，地层倾向西一北西，倾角0°～25°，平均5°，在工作面南一中部，煤层较为平缓；在距离切割巷约280米的地方往北，地层倾角逐渐增大，最大倾角达到25°；此区域内发育有小型的隐伏构造或陷落柱，正是由于该区域煤层倾角较大加之结构复杂，导致工作面顶板破碎，难以控制。
一、采用马丽散注浆技术分析
(一)工作面顶板支护
工作面煤层平均采高3.60m，结构复杂，岩性多为泥岩，工作面及两端头选用ZZ6000—20／42型液压支架控制顶板，初采期间煤层平均厚度4m，支架初撑力达到24MPa时能够满足安全生产的要求。在生产过程中严格按照作业规程及措施进行工作面顶板维护和控制。
(二)顶板加固方案
33408工作面推进到7m位置时，由于采高过高、顶板极度破碎，支架无法进行有效的支护，部分地段矿压显现剧烈，出现101#-108#，70#-85#，52#-55#，17#25#，85#-90#支架段片帮严重，深度达2m，端面距过大进而造成支架前探梁上方顶板大面积冒落，冒落高度达5m以上，致使支架无法再向前推移，给工作面回采带来巨大的困难。附334087工作面冒顶示意图1：
事故发生后，首先是在支架前探梁上方铺设π梁、棚板、圆木，来充填冒落的控顶部位，由于顶板冒落高，支架前探梁顶部周围空顶面积大，片帮现象时有发生，无法彻底阻止顶板的继续冒落。为了尽快推过破碎地段，确保工作面安全回采，决定应用马丽散注浆材料对冒落控顶部位进行加固。
二、马丽散材料加固机理
马丽散材料是一种化学注浆加固材料，目前在煤矿领域使用较多，该材料粘度低，渗透性强，具有较好的物理力学性能，注浆加固后，与破碎围岩顶板有效固化成一个整体。达到加固目的。
马丽散材料注入煤岩体后，流动状态的液体混合物保持液体状态几秒钟，渗透、扩散细小的裂隙，在裂隙中发生膨胀和黏结，从而将冒落区内松散岩石粘结在一起，有效地加固破碎顶板，使之成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而有效控顶工作面顶板的冒落。马丽散材料具有以下特点：
(1)粘度低，渗透扩散范围大；
(2)粘结强度大，和岩体的粘结强度能够达到3.5MPa，能够与松散煤岩形成很好粘合；(3)固化后有良好的柔韧性，能承受随后的采动压力影响；
(4)可与水反应并封堵水流；
(5)可提高煤岩支撑力，机械阻力高。
三、马丽散材料注浆加固方案
(一)地点选择
沿33408综采工作面布置方向，在101#－108#，70#-85#，52#-55#，17#-25#，85#-90#支架及两侧隔开3m距离前探梁上方冒落空间和煤层内注入马丽散化学浆液，封堵加固冒落的空间和阻止煤壁片帮，以及充填冒落空间上方岩层破碎裂隙，防治顶板岩层的再冒落。
(二)布孔参数与注浆参数
在支架前探梁下方煤壁比较完整处根据实际情况布置不同仰角的注浆孔，其中冒顶处布置大仰角钻孔用来加固顶板岩层，在距煤层与顶板接触处下1.2-1.5m开孔，仰角37°，孔深6m，间距6m；片帮处布置小仰角钻孔用来加固煤层，在距煤层顶板下1．5m处开孔，仰角20°，孔深6m，间距6m。材巷、运巷两个端头三角区煤壁松软，片帮严重，控顶面积大，尤其是运巷端头由于项板为松软泥岩，架问滑矸较多，支架高度2.2m，在此区域内距煤壁6-8m处布置一钻孔，仰角30°，孔深7m。附注浆孔布置示意图2：
马丽散材料树脂与催化剂的体积配合比为1：1，质量配合比为1：1.17；使用多功能风动注浆泵，压力要求在4-7MPa，双液注浆系统，注浆压力为5MPa。
(三)施工工艺及流程
注马丽散材料施工工艺：钻孔一下设注浆管一用高压胶管连接注射枪和注浆泵一将注浆泵的两根吸管分别插入装有马丽散材料及催化剂的桶内一开启注浆泵注浆一达到设计压力一冲洗机具一停泵一拆卸注射枪。
注浆孔采用MOT-120／2.5锚杆钻机打眼，先使用1m长的钻杆，后用2m长的麻花钻杆清孔。每孔注浆量据注浆压力确定，施工时必须严格控制注浆压力。达到设计压力即可换孔注浆或停止注浆。注浆按由工作面自下而上顺序进行。施工前先在注浆地点用单体支柱配合棚板进行临时支护，支护时棚板一端搭在液压支架顶梁端，另一端靠煤帮用单体支柱支撑，支设后并进行盘帮勾顶。
四、结论
当整个工作面支架前探梁冒顶区和煤壁注浆加固完成后，工作面开始边割煤边调整，割煤2个循环后，进行加固效果观测，破碎段煤壁齐整，采煤机割煤痕迹明显，未再出现片帮和冒顶，裂隙中充填的浆液清晰可见。工作面两个端头顶板胶结效果明显，架问活矸能够有效控制，支架高度2.8m。按照正规循环作业，割煤5-6刀后继续进行注浆加固，按此循环40m后回采面基本趋于正常，工作面能够正常推进，安全生产得到了保障。
1．创新性。传统去加固一般采用的是机械或者物理方法，如架棚、木垛等做人工假顶。注马丽散材料化学材料是一种创新的化学加固方法，虽然在煤矿使用较为广泛，但其对已首次使用的矿井来说仍然属于新生事物。由树脂和催化剂两种基本化学成分，使用工艺可靠。具有一定的先进性。
2．安全性。材料的使用减少了人员在危险区域的长期施工和操作。降低了施工风险。在未注马丽散材料前，该冒顶区的顶板是破碎的岩体，冒顶严重，随时有破碎矸石冒落和二次大范围冒顶的危险，对施工安全威胁大；压注马丽散材料后，对顶板的控制效果好，顶板状态良好，未再发生冒顶现象，保证了工作施工作业的安全及可靠性。
3．快捷性。该工艺较为简单，使用注浆设备体积小，易操作。施工时依靠简单的注浆管路，在打好的注浆钻孔内下设注浆管即可进行注浆操作。施工过程中人员控制好设备和观察好现场情况。2-3人即可完成一个循环的注浆操作。操作简单、易于掌握。具有简单、快捷等优点。
4．便利性。目前煤矿用加固材料种类较多，马丽散与其它注浆材料相比具有以下优点：材料反应迅速，治理速度快；注浆前，不需喷浆封闭工作面帮项；马丽散材料及催化剂两种原料分别用塑料桶装，运输方便，便于井下施工。
在顶板破碎、片帮和冒顶较严重的工作面应用马丽散注浆控制围岩技术，能有效地阻止煤壁片帮和顶板冒落。及时改变围岩的松散结构，提高煤岩体的整体强度，加快工作面推进速度，从而保证工作面的安全快速生产。通过本次成功使用，为矿井类似情况下的快速、高效处理积累了宝贵经验。
责任编辑 陈倩
关键词：马丽散注浆；煤矿综采工作面；冒顶；顶板加固
中图分类号：TD327
文献标识码：A
文章编号：1009-2374(2011)22-0085-02
双柳煤矿33408综采工作面位于矿井三采区前进方向的北翼，西侧工作面尚未形成，东侧33406工作面已经回采完毕。334087-作面所采(3+4)#煤层，该煤层属二叠系山西组下段顶部煤层，该煤层区内较为稳定，结构复杂，含二－四层厚约0.04-0.2米的深灰一黑色碳质泥岩、泥岩夹矸层。区内煤层倾角0°-25°，平均5°。工作面走向长2133m，其中等切巷长291.5m，等切巷倾向长172.7m，工作面位于一单斜构造之上，地层倾向西一北西，倾角0°～25°，平均5°，在工作面南一中部，煤层较为平缓；在距离切割巷约280米的地方往北，地层倾角逐渐增大，最大倾角达到25°；此区域内发育有小型的隐伏构造或陷落柱，正是由于该区域煤层倾角较大加之结构复杂，导致工作面顶板破碎，难以控制。
一、采用马丽散注浆技术分析
(一)工作面顶板支护
工作面煤层平均采高3.60m，结构复杂，岩性多为泥岩，工作面及两端头选用ZZ6000—20／42型液压支架控制顶板，初采期间煤层平均厚度4m，支架初撑力达到24MPa时能够满足安全生产的要求。在生产过程中严格按照作业规程及措施进行工作面顶板维护和控制。
(二)顶板加固方案
33408工作面推进到7m位置时，由于采高过高、顶板极度破碎，支架无法进行有效的支护，部分地段矿压显现剧烈，出现101#-108#，70#-85#，52#-55#，17#25#，85#-90#支架段片帮严重，深度达2m，端面距过大进而造成支架前探梁上方顶板大面积冒落，冒落高度达5m以上，致使支架无法再向前推移，给工作面回采带来巨大的困难。附334087工作面冒顶示意图1：
事故发生后，首先是在支架前探梁上方铺设π梁、棚板、圆木，来充填冒落的控顶部位，由于顶板冒落高，支架前探梁顶部周围空顶面积大，片帮现象时有发生，无法彻底阻止顶板的继续冒落。为了尽快推过破碎地段，确保工作面安全回采，决定应用马丽散注浆材料对冒落控顶部位进行加固。
二、马丽散材料加固机理
马丽散材料是一种化学注浆加固材料，目前在煤矿领域使用较多，该材料粘度低，渗透性强，具有较好的物理力学性能，注浆加固后，与破碎围岩顶板有效固化成一个整体。达到加固目的。
马丽散材料注入煤岩体后，流动状态的液体混合物保持液体状态几秒钟，渗透、扩散细小的裂隙，在裂隙中发生膨胀和黏结，从而将冒落区内松散岩石粘结在一起，有效地加固破碎顶板，使之成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而有效控顶工作面顶板的冒落。马丽散材料具有以下特点：
(1)粘度低，渗透扩散范围大；
(2)粘结强度大，和岩体的粘结强度能够达到3.5MPa，能够与松散煤岩形成很好粘合；(3)固化后有良好的柔韧性，能承受随后的采动压力影响；
(4)可与水反应并封堵水流；
(5)可提高煤岩支撑力，机械阻力高。
三、马丽散材料注浆加固方案
(一)地点选择
沿33408综采工作面布置方向，在101#－108#，70#-85#，52#-55#，17#-25#，85#-90#支架及两侧隔开3m距离前探梁上方冒落空间和煤层内注入马丽散化学浆液，封堵加固冒落的空间和阻止煤壁片帮，以及充填冒落空间上方岩层破碎裂隙，防治顶板岩层的再冒落。
(二)布孔参数与注浆参数
在支架前探梁下方煤壁比较完整处根据实际情况布置不同仰角的注浆孔，其中冒顶处布置大仰角钻孔用来加固顶板岩层，在距煤层与顶板接触处下1.2-1.5m开孔，仰角37°，孔深6m，间距6m；片帮处布置小仰角钻孔用来加固煤层，在距煤层顶板下1．5m处开孔，仰角20°，孔深6m，间距6m。材巷、运巷两个端头三角区煤壁松软，片帮严重，控顶面积大，尤其是运巷端头由于项板为松软泥岩，架问滑矸较多，支架高度2.2m，在此区域内距煤壁6-8m处布置一钻孔，仰角30°，孔深7m。附注浆孔布置示意图2：
马丽散材料树脂与催化剂的体积配合比为1：1，质量配合比为1：1.17；使用多功能风动注浆泵，压力要求在4-7MPa，双液注浆系统，注浆压力为5MPa。
(三)施工工艺及流程
注马丽散材料施工工艺：钻孔一下设注浆管一用高压胶管连接注射枪和注浆泵一将注浆泵的两根吸管分别插入装有马丽散材料及催化剂的桶内一开启注浆泵注浆一达到设计压力一冲洗机具一停泵一拆卸注射枪。
注浆孔采用MOT-120／2.5锚杆钻机打眼，先使用1m长的钻杆，后用2m长的麻花钻杆清孔。每孔注浆量据注浆压力确定，施工时必须严格控制注浆压力。达到设计压力即可换孔注浆或停止注浆。注浆按由工作面自下而上顺序进行。施工前先在注浆地点用单体支柱配合棚板进行临时支护，支护时棚板一端搭在液压支架顶梁端，另一端靠煤帮用单体支柱支撑，支设后并进行盘帮勾顶。
四、结论
当整个工作面支架前探梁冒顶区和煤壁注浆加固完成后，工作面开始边割煤边调整，割煤2个循环后，进行加固效果观测，破碎段煤壁齐整，采煤机割煤痕迹明显，未再出现片帮和冒顶，裂隙中充填的浆液清晰可见。工作面两个端头顶板胶结效果明显，架问活矸能够有效控制，支架高度2.8m。按照正规循环作业，割煤5-6刀后继续进行注浆加固，按此循环40m后回采面基本趋于正常，工作面能够正常推进，安全生产得到了保障。
1．创新性。传统去加固一般采用的是机械或者物理方法，如架棚、木垛等做人工假顶。注马丽散材料化学材料是一种创新的化学加固方法，虽然在煤矿使用较为广泛，但其对已首次使用的矿井来说仍然属于新生事物。由树脂和催化剂两种基本化学成分，使用工艺可靠。具有一定的先进性。
2．安全性。材料的使用减少了人员在危险区域的长期施工和操作。降低了施工风险。在未注马丽散材料前，该冒顶区的顶板是破碎的岩体，冒顶严重，随时有破碎矸石冒落和二次大范围冒顶的危险，对施工安全威胁大；压注马丽散材料后，对顶板的控制效果好，顶板状态良好，未再发生冒顶现象，保证了工作施工作业的安全及可靠性。
3．快捷性。该工艺较为简单，使用注浆设备体积小，易操作。施工时依靠简单的注浆管路，在打好的注浆钻孔内下设注浆管即可进行注浆操作。施工过程中人员控制好设备和观察好现场情况。2-3人即可完成一个循环的注浆操作。操作简单、易于掌握。具有简单、快捷等优点。
4．便利性。目前煤矿用加固材料种类较多，马丽散与其它注浆材料相比具有以下优点：材料反应迅速，治理速度快；注浆前，不需喷浆封闭工作面帮项；马丽散材料及催化剂两种原料分别用塑料桶装，运输方便，便于井下施工。
在顶板破碎、片帮和冒顶较严重的工作面应用马丽散注浆控制围岩技术，能有效地阻止煤壁片帮和顶板冒落。及时改变围岩的松散结构，提高煤岩体的整体强度，加快工作面推进速度，从而保证工作面的安全快速生产。通过本次成功使用，为矿井类似情况下的快速、高效处理积累了宝贵经验。
责任编辑 陈倩