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[摘 要]对破碎顶板及煤壁超前注入固瑞特围岩加固剂技术，很好的解决了大采高工作面易片帮、掉顶的难题，是大采高工作面过断层破碎带、应力集中区、煤层变质带等异常区的快速、有效辅助手段。
[关键词]大采高；综采；固瑞特；破碎顶板
中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0186-01
0 前言
潘一矿2141（3）工作面是淮南矿业集团第一个6.5m一次性采全高工作面，该工作面配备了全国最为先进的设备，特别是ZY10800/30/65掩护式液压支架在淮南矿业集团的首次使用，对技术、地质条件提出了更高的要求。由于该工作面异常带多、顶板条件差，在进入生产后先后经历的两次倒架，给全矿生产带来了极大的困难。在分析各事故教训中，最为集中的一点就是该工作面属“三软”煤层，顶板条件差、煤帮片帮严重。为了解决该困难，采取在断层、应力集中区域注固瑞特进行超前对顶板、煤帮加固，未出现顶板事故。
1 地质状况
2141（3）工作面走向长1382m，倾斜长度175m，煤层平均总厚5.54m，煤层倾角9°，直接顶为砂质泥岩厚度在0～8.7m，煤岩层产状为：194～205°∠5～13°。根据潘一矿2141（3）工作面无线电波透视CT探测分析主要有4个透视异常区：1#异常区揭露正断层f21413-6（16°∠60～64°H=3～3.5m）该断层沿煤层走向影响240m，沿倾向影响长度75m，对回采产生有一定的影响。2#异常区，为断层及13-1煤层变薄影响区，揭露正断层f21313-2正断层下盘与f21313-3正断层上盘形成一变薄带（长度65～116米，13-1煤厚为0.1～3.0米）沿煤层走向影响105m，沿倾向影响长度170m，对回采产生有较大的影响。3#异常区揭露正断层Fe7（140°∠65～70°H=1.8～2.3m）及Fe7'（141°∠54～64°H=1.2～1.5m）该异常区沿煤层走向影响43m，沿倾向影响长度170m，对回采产生有一定的影响。4#异常区，为正断层f21413-8（117°∠58°H=0.8m）该异常区沿煤层走向影响70m，沿倾向影响长度115m，对回采产生一定的影响。
2 固瑞特加固机理
固瑞特是一种由有机高分子和无机材料制备的加固型双组份注浆材料，具有固化快、强度高、韧性好、粘结力强、气味小、阻燃等特点。适用于各种破碎煤层、岩层的快速加固和封堵处理。固瑞特浆液为双组分独立包装，现场不需再称量配浆，只要将A组分和B组分以1：1（体积比）通过双液比例泵自动混合后。即可进行注浆。
2.1 作用
2.1.1 网络骨架作用
在加固施工过程中，固瑞特在泵压及微裂隙毛细管作用下，挤压或渗透到煤岩体的大小裂隙中去，反应固结后，在煤岩体内形成新的网络骨架结构，具有良好的韧性、弹—粘性和粘结性能，从而使煤岩体具有较高的残余强度和承载能力。
2.1.2 粘结补强作用
注入煤岩体裂隙中的固瑞特对裂隙面有很高的粘结力，注入后煤岩体弱面被牢固地粘结在一起，大大提高煤岩体和顶板的完整性。
2.1.3 充填压密作用
固瑞特在泵压和自身反应形成的膨胀压力的作用下，不但可以将相互连通的煤岩体裂隙充满，而且由于固瑞特本身粘度低，在压力的作用下，还可将一些充填不到的封闭裂隙和孔隙压缩，从而对煤岩体整体起充填压密作用，结果是使煤岩体的弹性模量提高，强度也相应提高。
2.1.4 转变破坏机理作用
裂隙内充满加固材料且有一定的膨胀压力，加上材料对裂隙面的粘结作用，使裂隙端部的应力集中大大消弱或消失，从而使煤岩体的破坏机制发生转变。
2.2 特点
（1）3～5分钟即可固化，4小时（可根据现场情况进行调节）即能达到30MPa以上的抗压强度。
（2）无溶剂、高闪点、阻燃。
（3）无论在干燥、潮湿和水中环境。浆液均不发泡，且固化快、强度高。
（4）在流动水中不会被稀释、溶解。固结体仍有高强度。
（5）固结体韧r陛好，压缩20～30%也不脆裂。
（6）施工方便。现场无需专门配浆。通过双液比例泵自动混合后即可注浆。
2.3 适用范围
（1）稳定和加固围岩，防止围岩片帮、冒顶、突水等。
（2）对破碎和松散岩体进行加固和填充。
3 地质构造和应力集中区的加注
（1）2141（3）工作面4个异常带共15个落差大小不等的断层。在以往的生产中过断层时顶板很难控制，特别是周期来压过程中，顶板破碎、煤帮片帮严重给生产和安全带来了很大的不利。通过在工作面对顶板破碎和煤帮片帮严重地点进行超前加注固瑞特，有效的控制了顶板和煤帮。具体方法：根据断层性质，在断层面沿走向方向打钻，钻孔深度一般在6.0--10m，钻孔略微倾斜顶板，钻孔间距4.0—5.0m，封孔2.0m，注入量一般保持在15—20组。
（2）机尾三角区域为应力集中区域，顶板很难管理。往往造成“煤壁片帮→顶板破碎→漏顶”的恶性循环，在采取上料、联网的前提下也很难控制。采取在上风巷的下帮距离切眼煤壁6m位置沿倾斜方向向下打钻，钻孔深度一般在10--16m（根据现场片帮情况），封孔2m，注入量保持在20—25组，很好的解决了这一难题。
（3）上风巷钻场附近顶板较破碎，每次过钻场时都会给生产带来很大的影响。采取在钻场受到采动影响二次破坏后，进行加注固瑞特。在钻场两侧各4m的位置沿倾斜方向向下打钻进行提前加注，钻孔深度一般在6.0--10m（根据钻场斜巷长度），封孔2.0m，注入量一般保持在20—25组。注后使顺利的通过了钻场。2141（3）工作面上风巷采取该方法回采6个钻场，几乎没有给生产带来影响。
4 固瑞特使用效果分析
4.1 增加了一种新的顶板和煤帮支护方法
固瑞特注入煤岩层后，經过化学反应对围岩松动圈裂隙进行充填，对破碎松散体进行粘结，使之成为整体，提高了围岩的稳定性和抗压承载能力。
4.2 大大提高了顶板的安全
断层面的顶板是破碎的煤岩体，漏顶、片帮严重，安全威胁大，注固瑞特后，顶板状态良好，未发生冒顶现象，保证了作业安全可靠性。
4.3 加快了回采速度，提高综合经济效益
由于顶板破碎、漏顶严重，造成每天回采4刀，采用注固瑞特加固结束后，日回采进尺达到6刀以上，保证了工作面的正常快速推进，提高综合经济效益。
5 结论
固瑞特是一种新的化学加固顶板技术。实践表明，这种加固技术能及时地改变围岩的松散结构，提高岩体的整体强度，从而提高了回采安全可靠性，加快了回采速度，保证了工作面的正常生产，是工作面过断层破碎带、应力集中区、煤层变质带等异常区的有效辅助手段。
作者简介
张立江，淮南矿业集团潘一矿综采五队队长，工程师。
[关键词]大采高；综采；固瑞特；破碎顶板
中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0186-01
0 前言
潘一矿2141（3）工作面是淮南矿业集团第一个6.5m一次性采全高工作面，该工作面配备了全国最为先进的设备，特别是ZY10800/30/65掩护式液压支架在淮南矿业集团的首次使用，对技术、地质条件提出了更高的要求。由于该工作面异常带多、顶板条件差，在进入生产后先后经历的两次倒架，给全矿生产带来了极大的困难。在分析各事故教训中，最为集中的一点就是该工作面属“三软”煤层，顶板条件差、煤帮片帮严重。为了解决该困难，采取在断层、应力集中区域注固瑞特进行超前对顶板、煤帮加固，未出现顶板事故。
1 地质状况
2141（3）工作面走向长1382m，倾斜长度175m，煤层平均总厚5.54m，煤层倾角9°，直接顶为砂质泥岩厚度在0～8.7m，煤岩层产状为：194～205°∠5～13°。根据潘一矿2141（3）工作面无线电波透视CT探测分析主要有4个透视异常区：1#异常区揭露正断层f21413-6（16°∠60～64°H=3～3.5m）该断层沿煤层走向影响240m，沿倾向影响长度75m，对回采产生有一定的影响。2#异常区，为断层及13-1煤层变薄影响区，揭露正断层f21313-2正断层下盘与f21313-3正断层上盘形成一变薄带（长度65～116米，13-1煤厚为0.1～3.0米）沿煤层走向影响105m，沿倾向影响长度170m，对回采产生有较大的影响。3#异常区揭露正断层Fe7（140°∠65～70°H=1.8～2.3m）及Fe7'（141°∠54～64°H=1.2～1.5m）该异常区沿煤层走向影响43m，沿倾向影响长度170m，对回采产生有一定的影响。4#异常区，为正断层f21413-8（117°∠58°H=0.8m）该异常区沿煤层走向影响70m，沿倾向影响长度115m，对回采产生一定的影响。
2 固瑞特加固机理
固瑞特是一种由有机高分子和无机材料制备的加固型双组份注浆材料，具有固化快、强度高、韧性好、粘结力强、气味小、阻燃等特点。适用于各种破碎煤层、岩层的快速加固和封堵处理。固瑞特浆液为双组分独立包装，现场不需再称量配浆，只要将A组分和B组分以1：1（体积比）通过双液比例泵自动混合后。即可进行注浆。
2.1 作用
2.1.1 网络骨架作用
在加固施工过程中，固瑞特在泵压及微裂隙毛细管作用下，挤压或渗透到煤岩体的大小裂隙中去，反应固结后，在煤岩体内形成新的网络骨架结构，具有良好的韧性、弹—粘性和粘结性能，从而使煤岩体具有较高的残余强度和承载能力。
2.1.2 粘结补强作用
注入煤岩体裂隙中的固瑞特对裂隙面有很高的粘结力，注入后煤岩体弱面被牢固地粘结在一起，大大提高煤岩体和顶板的完整性。
2.1.3 充填压密作用
固瑞特在泵压和自身反应形成的膨胀压力的作用下，不但可以将相互连通的煤岩体裂隙充满，而且由于固瑞特本身粘度低，在压力的作用下，还可将一些充填不到的封闭裂隙和孔隙压缩，从而对煤岩体整体起充填压密作用，结果是使煤岩体的弹性模量提高，强度也相应提高。
2.1.4 转变破坏机理作用
裂隙内充满加固材料且有一定的膨胀压力，加上材料对裂隙面的粘结作用，使裂隙端部的应力集中大大消弱或消失，从而使煤岩体的破坏机制发生转变。
2.2 特点
（1）3～5分钟即可固化，4小时（可根据现场情况进行调节）即能达到30MPa以上的抗压强度。
（2）无溶剂、高闪点、阻燃。
（3）无论在干燥、潮湿和水中环境。浆液均不发泡，且固化快、强度高。
（4）在流动水中不会被稀释、溶解。固结体仍有高强度。
（5）固结体韧r陛好，压缩20～30%也不脆裂。
（6）施工方便。现场无需专门配浆。通过双液比例泵自动混合后即可注浆。
2.3 适用范围
（1）稳定和加固围岩，防止围岩片帮、冒顶、突水等。
（2）对破碎和松散岩体进行加固和填充。
3 地质构造和应力集中区的加注
（1）2141（3）工作面4个异常带共15个落差大小不等的断层。在以往的生产中过断层时顶板很难控制，特别是周期来压过程中，顶板破碎、煤帮片帮严重给生产和安全带来了很大的不利。通过在工作面对顶板破碎和煤帮片帮严重地点进行超前加注固瑞特，有效的控制了顶板和煤帮。具体方法：根据断层性质，在断层面沿走向方向打钻，钻孔深度一般在6.0--10m，钻孔略微倾斜顶板，钻孔间距4.0—5.0m，封孔2.0m，注入量一般保持在15—20组。
（2）机尾三角区域为应力集中区域，顶板很难管理。往往造成“煤壁片帮→顶板破碎→漏顶”的恶性循环，在采取上料、联网的前提下也很难控制。采取在上风巷的下帮距离切眼煤壁6m位置沿倾斜方向向下打钻，钻孔深度一般在10--16m（根据现场片帮情况），封孔2m，注入量保持在20—25组，很好的解决了这一难题。
（3）上风巷钻场附近顶板较破碎，每次过钻场时都会给生产带来很大的影响。采取在钻场受到采动影响二次破坏后，进行加注固瑞特。在钻场两侧各4m的位置沿倾斜方向向下打钻进行提前加注，钻孔深度一般在6.0--10m（根据钻场斜巷长度），封孔2.0m，注入量一般保持在20—25组。注后使顺利的通过了钻场。2141（3）工作面上风巷采取该方法回采6个钻场，几乎没有给生产带来影响。
4 固瑞特使用效果分析
4.1 增加了一种新的顶板和煤帮支护方法
固瑞特注入煤岩层后，經过化学反应对围岩松动圈裂隙进行充填，对破碎松散体进行粘结，使之成为整体，提高了围岩的稳定性和抗压承载能力。
4.2 大大提高了顶板的安全
断层面的顶板是破碎的煤岩体，漏顶、片帮严重，安全威胁大，注固瑞特后，顶板状态良好，未发生冒顶现象，保证了作业安全可靠性。
4.3 加快了回采速度，提高综合经济效益
由于顶板破碎、漏顶严重，造成每天回采4刀，采用注固瑞特加固结束后，日回采进尺达到6刀以上，保证了工作面的正常快速推进，提高综合经济效益。
5 结论
固瑞特是一种新的化学加固顶板技术。实践表明，这种加固技术能及时地改变围岩的松散结构，提高岩体的整体强度，从而提高了回采安全可靠性，加快了回采速度，保证了工作面的正常生产，是工作面过断层破碎带、应力集中区、煤层变质带等异常区的有效辅助手段。
作者简介
张立江，淮南矿业集团潘一矿综采五队队长，工程师。