马丽散加固破碎巷道顶板在大阳煤矿的应用

 

安火宁

（山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司）

山西 晋城     048003

 

摘要：使用新型材料马丽散，对破碎顶板进行超前加固，有效地控制了顶板离层，并且施工工艺简单，取得了良好的经济技术效益。

关键词：马丽散；粘结顶板；超前加固

 

1、基本情况

大阳煤矿位于飞禽走兽老虎机：晋城市北部约2 0公里处，沁水煤田东南部，设计生产能力1 20万吨／年，目前主要开采3号煤层。3号煤层顶板以粗砂岩、细砂岩为主，平均厚度8．89m，伪顶为一层0．2 0－1.00m的泥岩或细粒砂岩，直接底板为0--0．5 m的粘土泥岩，其下为细粒砂岩。煤层的层节理、裂隙比较发育，煤的强度较小。井田范围内断层、环状陷落柱较多。在开采过程中受呆动及其它地质条件的影响，经常出现煤体破碎、构造应力异常、淋水增大、巷道底鼓等情况。

该矿31 02综放工作面两顺槽采用12#工字钢梁、U25可伸缩柱腿进行支护，巷道规格为：净宽3．5m，净高2．8m，巷道断面呈梯形。该工作面是一个“孤岛”采面，两边均已回采，并且回采结束时间较短。受临近采空区的影响，该工作面两顺槽掘出后变形损坏严重，随着工作面回采推进，个别区段顶板压力增大，支架阻力增大，巷道顶板大幅下沉，下沉量达1．0m，两帮收敛在1．0m，两帮收敛在1.0m左右，棚腿扭曲变形严重。现场虽采取了加大单体柱支护密度等措施，以加强对顶板的支护强度，但效果不佳。为此该矿与山东兖州珂伟博公司合作，采用马丽散聚合产品对巷道进行超前加固技术。

2、材料选用技术性能

（1）材料选用

马丽散具有高度粘合力和很好的机械性能，与地层产生高度粘合，可持续与工作面一致寿命。马丽散注射进地层以后，低粘度混合物保持液体状态几秒钟，渗透进细小的裂缝膨胀，从而有效地加固和密封处理区域。

马丽散的使用范围：加固裂隙和不稳定地层，封闭水流入口，密封地层，岩石加固，岩石铆钉的密封。

（2)材料性能

马丽散的粘度低，能很好地渗入细小裂缝中，具有极好的粘合能力与地层形成很强的粘合，其良好的柔韧性能能承受随后的地层运动，可与水反应封闭水流；能提高地层支撑力，机械阻力高，遇水膨胀25倍。

3、施工方案

（1)布孔参数

现场采用煤电钻打孔，孔径为：Φ42mm-Φ45mm，孔深4m。其中巷道顶部中孔垂直顶板，间距8m；项帮夹角处边孔仰角25°－35°，间距4m；帮中部打水平孔，间距4m。

（2）马丽散树脂与催化剂的配合比：体积比1：1，重量比1：1.17。

（3）注浆压力

根据该巷道围岩性质，确定注浆压力为5－8MPa。

（4）施工设备及材料

使用小型多功能气动注浆泵，采用双液注浆系统。（附表）

 

 

注浆设备材料一览

(5)施工工艺

注马丽散树脂的施工工艺：打眼――埋设注浆管――安装封口器――用高压胶管连接注射枪和注浆泵一将两根吸管插入装有马丽散树脂和催化剂的桶内――开泵注浆――冲洗机具――停泵――拆卸注身枪。

每孔注浆量根据注浆压力确定，施工时严格控制注浆压力，当注浆压力达到5---8MPa或出现大面积漏浆(漏浆量。泵的注入量)时，即可换孔注浆或停止注浆。

注浆顺序：由上而下顺序进行。

4、技术经济效益和社会效益

对金属棚和注马丽散联合支护段巷道，与金属棚单一支护段巷道的对比观测，采用注马丽散加固技术，取得了显著的技术经济效益和社会效益。

（1）新颖性

这种加固顶板的方法新颖。过去加固顶板一般采用的是机械方法或物理方法，如打点柱、打锚杆锚索、注水泥浆等。注马丽散是一种新颖的化学加固方法，它由树脂和催化剂两种基本成分组成，注入煤岩层几秒钟后，经过化学反应就可生成聚亚胶脂产品，开始膨胀，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。

（2）安全性

未注马丽散前，该段巷道变形严重，人员进行维护时工作量大而且不安全，注马丽散后，顶板得到改善，大大减少了巷道的维护工作，保证了回采工作面的顺利推进。

（3）快速性

注马丽散施工简单，而且马丽散可以快速反应，达到预期效果。

（4）与其它注浆方法比较，注射马丽散具有以下优点：

a、工艺简单，操作简便。多功能泵体积小、重量轻，压风作动力源，正常操作两人即可(一人观察巷道顶帮，若漏液用棉纱及时封堵；一人更换原料，观察注射泵的运转情况)。

b、注浆前，不需要喷浆封闭巷道顶帮。

c、专用封口器的设计合理。封口器一端有垫片，在开始注浆时，浆液在封口器内膨胀将封口器与孔壁密合，继续注浆当浆液压力达到一定值时，将垫片冲开，浆液便经注浆管注入岩层。较其它方法封口简单、省时。

d、马丽散树脂和催化剂两种原料分别用塑料桶装，携带搬运方便，便于井下施工。

5、结论

实践证明，应用马丽散树脂，是一种新的化学加固顶板技术。应用该技术，能及时地改变了围岩的松散结构，提高了岩体的整体强度，提高了施工安全的可靠性，保证了回采工作面的顺利推进。另外，在煤矿生产的其它环节，如：掘进破碎带施工、处理巷道冒顶、堵水等情况，也可应用该技术进行治理。因此加注马丽散树脂技术是煤矿井下生产应大力推广的一项实用技术。

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