论文部分内容阅读
[摘要]郑煤集团告成煤矿顶板原生构造被滑动构造破坏，巷道在扩修和加固时经常出现冒顶，给安全生产带来了严重的隐患，经过现场实践证明，马丽散在“十头”和破碎的顶板扩修中应用极好。马丽散不仅施工工艺简单，施工速度快，而且达到了加固顶板的目的，所以，马丽散在充填和加固顶板中，显著提高了巷道围岩的稳定性，加快了扩巷道的扩修速度，同时解决了安全隐患，又创造了良好的经济效益。
[关键词] 马丽散 顶板加固 安全隐患
中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：
告成矿井是"八五"期间国家重点建设项目，"九五"期间全煤行业十大重点建设项目之一。井田南北走向长度10km，井田面积35km2，可采储量9269.7万吨，设计生产能力为90万t/a，核定生产能力为120万t/a。
告成煤矿受“三软”煤层和滑动构造影响，矿压显现，巷道支架变形严重，巷道底鼓和顶板下沉量大，上、下切口向外超前支护段每周都都要落底，上下两巷平均每月落底量达到500mm，巷道大半年就要進行扩修一次，甚至扩修的速度跟不上变形的速度，造成上下两巷普遍断面积不足6m?，严重影响通风、行人的安全。巷道扩修工程量大，顶板活，在扩修的时候，顶板是最难控制的，特别是“十头”的巷道的扩修，顶板更不好控制。21031综采工作面三部皮带机头和21031上付巷2#联巷“十头”现场充填水泥浆和玛丽撒两种充填材料证明，马丽散比水泥浆更适合“十头”顶板加固扩修。
1 充填加固材料
1.1 水泥浆
水泥较为普遍，价格便宜，开始对21031三部皮带机头和21031上付巷2#联巷“十字头”巷道顶板充填材料首选的是水泥浆，经过综采工作面21031三部机头和21031上付巷2#联巷“十字头”巷道顶板注浆坚固后进行扩修，从扩修的情况看，注水泥浆效果并不理想，顶板控制改观不大，扩修了两棚之后，重新又闭帮，考虑注马丽散。
1.2 马丽散
马丽散是一种低粘度，双组分合成高分子—聚亚胺胶脂材料，反应后发泡生成多元网状密弹性体的特征，当它被高压推挤，注入到煤岩层（在高压作用下可以使煤岩层的闭合裂隙张开），可沿煤岩层延瞻直到将所有裂隙（包括肉眼难以觉察的裂隙及在高压作用下重新张开的裂隙）充填。在封堵裂隙加固煤岩层时，煤岩层不含水时产品膨胀率也相应变小（膨胀倍数为2～4倍），高压推力将马丽散压入并充满所有缝隙，达到止漏目的，成品抗压介于25～38Mpa；在遇水后（掺水）时产生关联反应，发生膨胀，在膨胀压力的作用下产生二次渗压（膨胀倍数为20～25倍），高压推力与二次渗压将马丽散压入并充满所有缝隙，从而达到了加固顶板的目的。马丽散有以下两种优点：
（1）马丽散可四季施工、无污染、费用合理
马丽散对施工地点要求低，只要有风源即可，该材料反应后，生成惰性泡沫，有很高的膨胀率，以小用量达到最大的效果，从而费用经济、合理；运输方便，能一次到位，不需要专门的设备和铺设管道。
（2）马丽散寿命期长、工期短由于马丽散具有良好的抗压能力，经得起地层的运动，具有寿命期长的特点；同时，马丽散反应迅速，大大缩短了施工期限，节约时间，不影响生产，保证煤矿安全生产进度。
经过对综采工作面21031三部机头和21031上付巷2#联巷“十头”巷道顶板充填马丽散后，扩修实际情况来看，达到了充填加固顶板的目的，提高了巷道围岩的稳定性，解决了扩修中的冒顶的安全隐患，又加快了扩巷道的扩修速度。
2 施工工艺
马丽散施工设备简单，施工工艺简单易行。现将其施工工艺简介如下：
（1）施工钻孔位的设计：21031综采工作面 “十头”钻孔位置布置如图。根据岩层和巷道的坡度，中间孔工作面方向倾斜，两头钻孔向中间空倾斜45°和30°。
（2）施工钻孔直径Ф=42mm，孔深4米，充填压力控制在1Mpa。为保证注液效果，在注液前，先对钻孔进行封孔，封孔长度1米，将马丽散堆好好倒到编织袋中，用编织袋缠绕倒注液管上，封孔要在1分钟内完成。
（3）开始注浆，把两根吸料管分别插入马丽散和催化剂桶中，活塞在气马达的作用下运动，由于压力的作用使原料经过活塞进入输料管，输送到注射枪里，通过注射枪注入顶板钻孔中，每个钻孔中注液要保证钻孔附近有马丽散流出。
（4）注浆完毕后，用清洗剂清洗风泵和附件。本施工工艺简单，操作方便，现场施工要求不高，能快速、高效地达到堵漏的目的。
3 施工效果和注意事项
3.1 施工效果
（1）此次通过对21031综采工作面两个“十字头”注马丽散充填加固，扩修的效果来看，该方法施工工艺简单，操作简便，施工速度快，安全性高，可最大的防止了扩修时的冒顶事故。
（2）马丽散粘度低，能很好地渗入细小的岩石裂缝中，极好的粘合能力与岩层形成很强的粘合； 反应速度快，遇水后在十几秒内发生反应，能很快的提高了巷道围岩的稳定性，处理冒顶的安全系统更高，保证了扩修时的安全高效。
（3）马丽散有良好的抗压性能；膨胀率高，达到原来体积的20—25倍，施工用量小，降低了成本，减轻了工人的劳动强度等优点，值得在煤矿上推广和应用。
3.2 施工注意事项
（1）确保施工现场风压稳定在1Mpa。
（2）做好施工人员的学习，防止在注液过程中出现安全事故及注液时不能达到预期的效果、注液过程中防止浆液外窜伤人。
（3）要保证马丽散两种成分材料配比均匀，注液后立即用清洗剂清洗缸体和管路，保证管理不堵塞，浆液不残留。
4、结语
马丽散充填加固巷道冒顶区的实践证明，该种化学充填加固方法可有效改变巷道围岩的松散破碎结构，围岩整体性、稳定性显著提高，同时大大提高施工进度，更好地保证了快速安全施工，取得良好的经济效益。综上所述，利用马丽散加固围岩裂隙和不稳定岩层是值得推广应用的。
作者简介：巩建飞（1980.8-），男，本科学历，助理工程师职称，现在郑煤集团告成煤矿从事矿山开采技术管理工作。
[关键词] 马丽散 顶板加固 安全隐患
中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：
告成矿井是"八五"期间国家重点建设项目，"九五"期间全煤行业十大重点建设项目之一。井田南北走向长度10km，井田面积35km2，可采储量9269.7万吨，设计生产能力为90万t/a，核定生产能力为120万t/a。
告成煤矿受“三软”煤层和滑动构造影响，矿压显现，巷道支架变形严重，巷道底鼓和顶板下沉量大，上、下切口向外超前支护段每周都都要落底，上下两巷平均每月落底量达到500mm，巷道大半年就要進行扩修一次，甚至扩修的速度跟不上变形的速度，造成上下两巷普遍断面积不足6m?，严重影响通风、行人的安全。巷道扩修工程量大，顶板活，在扩修的时候，顶板是最难控制的，特别是“十头”的巷道的扩修，顶板更不好控制。21031综采工作面三部皮带机头和21031上付巷2#联巷“十头”现场充填水泥浆和玛丽撒两种充填材料证明，马丽散比水泥浆更适合“十头”顶板加固扩修。
1 充填加固材料
1.1 水泥浆
水泥较为普遍，价格便宜，开始对21031三部皮带机头和21031上付巷2#联巷“十字头”巷道顶板充填材料首选的是水泥浆，经过综采工作面21031三部机头和21031上付巷2#联巷“十字头”巷道顶板注浆坚固后进行扩修，从扩修的情况看，注水泥浆效果并不理想，顶板控制改观不大，扩修了两棚之后，重新又闭帮，考虑注马丽散。
1.2 马丽散
马丽散是一种低粘度，双组分合成高分子—聚亚胺胶脂材料，反应后发泡生成多元网状密弹性体的特征，当它被高压推挤，注入到煤岩层（在高压作用下可以使煤岩层的闭合裂隙张开），可沿煤岩层延瞻直到将所有裂隙（包括肉眼难以觉察的裂隙及在高压作用下重新张开的裂隙）充填。在封堵裂隙加固煤岩层时，煤岩层不含水时产品膨胀率也相应变小（膨胀倍数为2～4倍），高压推力将马丽散压入并充满所有缝隙，达到止漏目的，成品抗压介于25～38Mpa；在遇水后（掺水）时产生关联反应，发生膨胀，在膨胀压力的作用下产生二次渗压（膨胀倍数为20～25倍），高压推力与二次渗压将马丽散压入并充满所有缝隙，从而达到了加固顶板的目的。马丽散有以下两种优点：
（1）马丽散可四季施工、无污染、费用合理
马丽散对施工地点要求低，只要有风源即可，该材料反应后，生成惰性泡沫，有很高的膨胀率，以小用量达到最大的效果，从而费用经济、合理；运输方便，能一次到位，不需要专门的设备和铺设管道。
（2）马丽散寿命期长、工期短由于马丽散具有良好的抗压能力，经得起地层的运动，具有寿命期长的特点；同时，马丽散反应迅速，大大缩短了施工期限，节约时间，不影响生产，保证煤矿安全生产进度。
经过对综采工作面21031三部机头和21031上付巷2#联巷“十头”巷道顶板充填马丽散后，扩修实际情况来看，达到了充填加固顶板的目的，提高了巷道围岩的稳定性，解决了扩修中的冒顶的安全隐患，又加快了扩巷道的扩修速度。
2 施工工艺
马丽散施工设备简单，施工工艺简单易行。现将其施工工艺简介如下：
（1）施工钻孔位的设计：21031综采工作面 “十头”钻孔位置布置如图。根据岩层和巷道的坡度，中间孔工作面方向倾斜，两头钻孔向中间空倾斜45°和30°。
（2）施工钻孔直径Ф=42mm，孔深4米，充填压力控制在1Mpa。为保证注液效果，在注液前，先对钻孔进行封孔，封孔长度1米，将马丽散堆好好倒到编织袋中，用编织袋缠绕倒注液管上，封孔要在1分钟内完成。
（3）开始注浆，把两根吸料管分别插入马丽散和催化剂桶中，活塞在气马达的作用下运动，由于压力的作用使原料经过活塞进入输料管，输送到注射枪里，通过注射枪注入顶板钻孔中，每个钻孔中注液要保证钻孔附近有马丽散流出。
（4）注浆完毕后，用清洗剂清洗风泵和附件。本施工工艺简单，操作方便，现场施工要求不高，能快速、高效地达到堵漏的目的。
3 施工效果和注意事项
3.1 施工效果
（1）此次通过对21031综采工作面两个“十字头”注马丽散充填加固，扩修的效果来看，该方法施工工艺简单，操作简便，施工速度快，安全性高，可最大的防止了扩修时的冒顶事故。
（2）马丽散粘度低，能很好地渗入细小的岩石裂缝中，极好的粘合能力与岩层形成很强的粘合； 反应速度快，遇水后在十几秒内发生反应，能很快的提高了巷道围岩的稳定性，处理冒顶的安全系统更高，保证了扩修时的安全高效。
（3）马丽散有良好的抗压性能；膨胀率高，达到原来体积的20—25倍，施工用量小，降低了成本，减轻了工人的劳动强度等优点，值得在煤矿上推广和应用。
3.2 施工注意事项
（1）确保施工现场风压稳定在1Mpa。
（2）做好施工人员的学习，防止在注液过程中出现安全事故及注液时不能达到预期的效果、注液过程中防止浆液外窜伤人。
（3）要保证马丽散两种成分材料配比均匀，注液后立即用清洗剂清洗缸体和管路，保证管理不堵塞，浆液不残留。
4、结语
马丽散充填加固巷道冒顶区的实践证明，该种化学充填加固方法可有效改变巷道围岩的松散破碎结构，围岩整体性、稳定性显著提高，同时大大提高施工进度，更好地保证了快速安全施工，取得良好的经济效益。综上所述，利用马丽散加固围岩裂隙和不稳定岩层是值得推广应用的。
作者简介：巩建飞（1980.8-），男，本科学历，助理工程师职称，现在郑煤集团告成煤矿从事矿山开采技术管理工作。