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摘要：国网能源和丰煤电有限公司沙吉海煤矿井副风斜井顶板为风化软岩，掘进过程中顶板突然来压导致大面积冒顶事故，再采取扶u型棚穿钢管打木垛等传统办法处理时顶板再次发生冒落，后采用注射罗克休泡沫充填高冒空硐，注射固化材料马丽散粘结矸石，提高了巷道围岩的稳定性，巷道顺利通过了冒顶区域。
关键词：新型非金属安全材料；罗克休泡沫；马丽散；冒顶技术；斜井软岩
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)28-0050-02
一、工程概况
国网能源和丰煤电有限公司沙吉海煤矿井副风斜井斜长842m，表土层段484m，基岩段358m。表土层段多为中砂岩、细砂岩、泥岩互层，不含水；基岩段岩性与表土段大体相同，但掘进期问发现部分砂岩区段含水。岩石硬度强度低(经测试单项抗压强度小于30MPa，遇水后强度突变降低至1.0MPa以下)。由于风化岩石强度的降低导致直接顶板丧失支撑能力，将其自身及部分上覆岩层压力直接作用到支架上，加大了支架负荷。巷道掘进至727m处时，从碹头往下4m突然来压出现大面积冒顶，后及时采取穿钢管打木垛处理后再次发生冒顶，几次修复项板碎岩仍然塌落，随动随漏，难以控制。
经对多种方案进行比较，决定先保留顶部碎石做基垫，后对冒顶区域上部空硐注射罗克休泡沫充填，最后对巷道周边及原保留的顶部碎石注射马丽散加固制造人工假顶，待巷道顶部和帮部碎石胶固后，再向前扶棚掘进。
二、罗克休泡沫和马丽散的性能特征
(一)罗克休泡沫的性能
罗克休泡沫有树脂和催化剂两种成分组成。具有高膨胀性，膨胀后体积高于原体积的20倍。泡沫反应迅速，常温下20～30s即可反应完毕，20min硬化后抗压强度0.2kPa左右，在自身支撑力作用下能临时阻止巷道围岩的运动。
(二)马丽散的性能
马丽散是由树脂和催化剂组成的按1：1比例配合的聚亚胺酯产品，两种合成材料均为液体。产品注射进岩体反应后具有较高的强度和很强的粘合力。低粘度混合物保持液体状态几秒钟，能渗透进细小的裂隙膨胀。使松散的岩体粘结成一体，提高围岩支撑力。
(三)注浆设备
气动注浆泵(zBQS-8.4/12.5)具有体积小、重量轻，移动方便等优点，可根据现场情况动态调整注浆量、注浆配比和注浆压力。
三、冒顶区充填、加固技术实施
(一)治理原则
先采用罗克休泡沫对冒顶区域已经形成的上部空硐进行充填形成人工造顶，避免空硐不稳定原岩再次跨落；其次采用马丽散对巷道周边碎矸围岩进行注浆加固；最后人工扶棚掘进，直至通过冒顶区。
(二)技术实施
1.第一步(充填)：从迎头后退2m作为充填开孔的注浆断面，分别在巷道左右肩窝和巷道中心线做为开孔点，孔深5m，孔角30°～45°，终孔落在冒空区域的最高点，利用罗克休材料的自身膨胀力充填满冒空区。
因钻孔要通过矸石破碎段，普通钻具开孔后不能成孔，采取人工楔入注浆管又达不到设计的孔位参数，故采取浩珂公司的先进专业注浆钻具——白钻式注浆钻杆，该套管具既可实现正常的孔位钻进，又可利用其进行注浆。
2.第二步(加固)：加固分为两部分完成，一是顶板预留破碎矸石的固化，增强顶板强度托住上部泡沫体及原岩，增加人工扶棚时的安全系数；二是对巷道两帮的破碎段进行固化，增强巷道的整体支撑力。
3.第三步(人工扶棚推进)：充填加固完毕清理时，为最大程度保证安全推过冒空带，先在碹项上部采用2寸的钢管打撞针超前支护，钢管长度不小于2m，打入的钢管问距不大于500mm，向上倾角10°～25°，循环进尺为500mm，架设29#u型棚距为500mm，并用钢板对架设好的u型棚实施硬联接，直至安全通过冒空区域，最后铺设模板用水泥对巷道浇灌成型。
4.注浆示意图：
四、注浆修复技术要求
1.顶部风化岩石揭露遇水后物理系数急剧降低是造成如何有效处理此次冒顶困难的原因，操作前要考虑周全针对性的支护材料、初支护方式及工艺。
2.充填冒空区时，以中问的注浆孔为主孔，实施时“高速高压”灌进罗克休泡沫材料，直至上压(≤8.0MPa)为止，另两注浆孔作为辅助孔，一为检测主孔注浆的扩散效果，二又达到了对冒空区域的补注的作用。
3.加固顶部破碎矸石带时，终孔落在破碎矸石带顶部2/3深部，并采取“小压力慢速”的方式注浆，最大目的扩大浆液的扩散范围，必要时注浆完毕再次开孔补注。
4.开挖修复时为防止放炮对围岩的二次震动，坚持人工清挖为主机械开挖为辅，各种修复巷道所需机件需就近放置，尽量减少空顶时间。
5.修复时，每班均设矿领导、专职安检员跟班，所有工作人员要随时观察顶部、拱部及边墙有无变化，若发现拱架变形、声响等异常情况，要立即撤出人员，再次开孔补注浆并分析注浆量、固化范围，评估注浆安全效果后再继续修复。
五、效果分析
1.施工安全得到保证，罗克休膨胀系数大，整体性好，自身反应产生的膨胀力对底部起到压实、对顶部及两帮起到一个支撑作用，在膨胀作用下对巷壁形成一个挤压力，既保持了自身与原岩形成摩擦力，又利于对上方不稳定原岩形成初撑力。
2.固化前采用常规接顶处理方法，安全威胁较大，在实际修复过程中，可明显观察到顶部破碎矸石完全胶结成一个整体，没在发生二次冒顶现象，保证施工期问安全。
3.施工劳动强度小、机械施工操作方便。常规的冒顶处理方式往往是架棚穿梁打木垛、锚杆锚索等支护方法，工作量大且施工支护环境差。
4.从综合效益方面计算，该项技术使用快速消除隐患，保证了有效掘进时问，加快了施工速度，缩短了施工工期，综合生产成本明显降低。
六、结论
新型化学材料马丽散、罗克休材料在国内已有十余年的成功发展应用历史，并在治理冒顶技术上已有较多的成功实例，已经得到内地先进局、矿的极大认可，因而也给予我们此次治理上奠定了稳固的技术经验上的支持，在多次采用“硬过”失败的前提下积极地决策应用此项技术也成为本工程关键。
实践也证明两种新型化学浆液在处理冒顶区是一种安全高效的方法。既及时地加固充填冒项区，又通过浆液在裂隙中扩散、膨胀，进一步强化巷道围岩，提高冒顶区域的围岩的稳定性。
(责任编辑：周加转)
关键词：新型非金属安全材料；罗克休泡沫；马丽散；冒顶技术；斜井软岩
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)28-0050-02
一、工程概况
国网能源和丰煤电有限公司沙吉海煤矿井副风斜井斜长842m，表土层段484m，基岩段358m。表土层段多为中砂岩、细砂岩、泥岩互层，不含水；基岩段岩性与表土段大体相同，但掘进期问发现部分砂岩区段含水。岩石硬度强度低(经测试单项抗压强度小于30MPa，遇水后强度突变降低至1.0MPa以下)。由于风化岩石强度的降低导致直接顶板丧失支撑能力，将其自身及部分上覆岩层压力直接作用到支架上，加大了支架负荷。巷道掘进至727m处时，从碹头往下4m突然来压出现大面积冒顶，后及时采取穿钢管打木垛处理后再次发生冒顶，几次修复项板碎岩仍然塌落，随动随漏，难以控制。
经对多种方案进行比较，决定先保留顶部碎石做基垫，后对冒顶区域上部空硐注射罗克休泡沫充填，最后对巷道周边及原保留的顶部碎石注射马丽散加固制造人工假顶，待巷道顶部和帮部碎石胶固后，再向前扶棚掘进。
二、罗克休泡沫和马丽散的性能特征
(一)罗克休泡沫的性能
罗克休泡沫有树脂和催化剂两种成分组成。具有高膨胀性，膨胀后体积高于原体积的20倍。泡沫反应迅速，常温下20～30s即可反应完毕，20min硬化后抗压强度0.2kPa左右，在自身支撑力作用下能临时阻止巷道围岩的运动。
(二)马丽散的性能
马丽散是由树脂和催化剂组成的按1：1比例配合的聚亚胺酯产品，两种合成材料均为液体。产品注射进岩体反应后具有较高的强度和很强的粘合力。低粘度混合物保持液体状态几秒钟，能渗透进细小的裂隙膨胀。使松散的岩体粘结成一体，提高围岩支撑力。
(三)注浆设备
气动注浆泵(zBQS-8.4/12.5)具有体积小、重量轻，移动方便等优点，可根据现场情况动态调整注浆量、注浆配比和注浆压力。
三、冒顶区充填、加固技术实施
(一)治理原则
先采用罗克休泡沫对冒顶区域已经形成的上部空硐进行充填形成人工造顶，避免空硐不稳定原岩再次跨落；其次采用马丽散对巷道周边碎矸围岩进行注浆加固；最后人工扶棚掘进，直至通过冒顶区。
(二)技术实施
1.第一步(充填)：从迎头后退2m作为充填开孔的注浆断面，分别在巷道左右肩窝和巷道中心线做为开孔点，孔深5m，孔角30°～45°，终孔落在冒空区域的最高点，利用罗克休材料的自身膨胀力充填满冒空区。
因钻孔要通过矸石破碎段，普通钻具开孔后不能成孔，采取人工楔入注浆管又达不到设计的孔位参数，故采取浩珂公司的先进专业注浆钻具——白钻式注浆钻杆，该套管具既可实现正常的孔位钻进，又可利用其进行注浆。
2.第二步(加固)：加固分为两部分完成，一是顶板预留破碎矸石的固化，增强顶板强度托住上部泡沫体及原岩，增加人工扶棚时的安全系数；二是对巷道两帮的破碎段进行固化，增强巷道的整体支撑力。
3.第三步(人工扶棚推进)：充填加固完毕清理时，为最大程度保证安全推过冒空带，先在碹项上部采用2寸的钢管打撞针超前支护，钢管长度不小于2m，打入的钢管问距不大于500mm，向上倾角10°～25°，循环进尺为500mm，架设29#u型棚距为500mm，并用钢板对架设好的u型棚实施硬联接，直至安全通过冒空区域，最后铺设模板用水泥对巷道浇灌成型。
4.注浆示意图：
四、注浆修复技术要求
1.顶部风化岩石揭露遇水后物理系数急剧降低是造成如何有效处理此次冒顶困难的原因，操作前要考虑周全针对性的支护材料、初支护方式及工艺。
2.充填冒空区时，以中问的注浆孔为主孔，实施时“高速高压”灌进罗克休泡沫材料，直至上压(≤8.0MPa)为止，另两注浆孔作为辅助孔，一为检测主孔注浆的扩散效果，二又达到了对冒空区域的补注的作用。
3.加固顶部破碎矸石带时，终孔落在破碎矸石带顶部2/3深部，并采取“小压力慢速”的方式注浆，最大目的扩大浆液的扩散范围，必要时注浆完毕再次开孔补注。
4.开挖修复时为防止放炮对围岩的二次震动，坚持人工清挖为主机械开挖为辅，各种修复巷道所需机件需就近放置，尽量减少空顶时间。
5.修复时，每班均设矿领导、专职安检员跟班，所有工作人员要随时观察顶部、拱部及边墙有无变化，若发现拱架变形、声响等异常情况，要立即撤出人员，再次开孔补注浆并分析注浆量、固化范围，评估注浆安全效果后再继续修复。
五、效果分析
1.施工安全得到保证，罗克休膨胀系数大，整体性好，自身反应产生的膨胀力对底部起到压实、对顶部及两帮起到一个支撑作用，在膨胀作用下对巷壁形成一个挤压力，既保持了自身与原岩形成摩擦力，又利于对上方不稳定原岩形成初撑力。
2.固化前采用常规接顶处理方法，安全威胁较大，在实际修复过程中，可明显观察到顶部破碎矸石完全胶结成一个整体，没在发生二次冒顶现象，保证施工期问安全。
3.施工劳动强度小、机械施工操作方便。常规的冒顶处理方式往往是架棚穿梁打木垛、锚杆锚索等支护方法，工作量大且施工支护环境差。
4.从综合效益方面计算，该项技术使用快速消除隐患，保证了有效掘进时问，加快了施工速度，缩短了施工工期，综合生产成本明显降低。
六、结论
新型化学材料马丽散、罗克休材料在国内已有十余年的成功发展应用历史，并在治理冒顶技术上已有较多的成功实例，已经得到内地先进局、矿的极大认可，因而也给予我们此次治理上奠定了稳固的技术经验上的支持，在多次采用“硬过”失败的前提下积极地决策应用此项技术也成为本工程关键。
实践也证明两种新型化学浆液在处理冒顶区是一种安全高效的方法。既及时地加固充填冒项区，又通过浆液在裂隙中扩散、膨胀，进一步强化巷道围岩，提高冒顶区域的围岩的稳定性。
(责任编辑：周加转)