關于召開 2024 山西省煤炭學會煤礦智能化委員會年會暨千人智庫科創(chuàng)服務站工作會的通知

馬麗散加固破碎巷道頂板在大陽煤礦的應用

安火寧

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司）

山西 晉城     048003

摘要：使用新型材料馬麗散，對破碎頂板進行超前加固，有效地控制了頂板離層，并且施工工藝簡單，取得了良好的經(jīng)濟技術(shù)效益。

關鍵詞：馬麗散；粘結(jié)頂板；超前加固

1、基本情況

大陽煤礦位于山西省晉城市北部約2 0公里處，沁水煤田東南部，設計生產(chǎn)能力1 20萬噸／年，目前主要開采3號煤層。3號煤層頂板以粗砂巖、細砂巖為主，平均厚度8．89m，偽頂為一層0．2 0－1.00m的泥巖或細粒砂巖，直接底板為0--0．5 m的粘土泥巖，其下為細粒砂巖。煤層的層節(jié)理、裂隙比較發(fā)育，煤的強度較小。井田范圍內(nèi)斷層、環(huán)狀陷落柱較多。在開采過程中受呆動及其它地質(zhì)條件的影響，經(jīng)常出現(xiàn)煤體破碎、構(gòu)造應力異常、淋水增大、巷道底鼓等情況。

該礦31 02綜放工作面兩順槽采用12#工字鋼梁、U25可伸縮柱腿進行支護，巷道規(guī)格為：凈寬3．5m，凈高2．8m，巷道斷面呈梯形。該工作面是一個“孤島”采面，兩邊均已回采，并且回采結(jié)束時間較短。受臨近采空區(qū)的影響，該工作面兩順槽掘出后變形損壞嚴重，隨著工作面回采推進，個別區(qū)段頂板壓力增大，支架阻力增大，巷道頂板大幅下沉，下沉量達1．0m，兩幫收斂在1．0m，兩幫收斂在1.0m左右，棚腿扭曲變形嚴重?，F(xiàn)場雖采取了加大單體柱支護密度等措施，以加強對頂板的支護強度，但效果不佳。為此該礦與山東兗州珂?zhèn)ゲ┕竞献?，采用馬麗散聚合產(chǎn)品對巷道進行超前加固技術(shù)。

2、材料選用技術(shù)性能

（1）材料選用

馬麗散具有高度粘合力和很好的機械性能，與地層產(chǎn)生高度粘合，可持續(xù)與工作面一致壽命。馬麗散注射進地層以后，低粘度混合物保持液體狀態(tài)幾秒鐘，滲透進細小的裂縫膨脹，從而有效地加固和密封處理區(qū)域。

馬麗散的使用范圍：加固裂隙和不穩(wěn)定地層，封閉水流入口，密封地層，巖石加固，巖石鉚釘?shù)拿芊狻?/span>

（2)材料性能

馬麗散的粘度低，能很好地滲入細小裂縫中，具有極好的粘合能力與地層形成很強的粘合，其良好的柔韌性能能承受隨后的地層運動，可與水反應封閉水流；能提高地層支撐力，機械阻力高，遇水膨脹25倍。

3、施工方案

（1)布孔參數(shù)

現(xiàn)場采用煤電鉆打孔，孔徑為：Φ42mm-Φ45mm，孔深4m。其中巷道頂部中孔垂直頂板，間距8m；項幫夾角處邊孔仰角25°－35°，間距4m；幫中部打水平孔，間距4m。

（2）馬麗散樹脂與催化劑的配合比：體積比1：1，重量比1：1.17。

（3）注漿壓力

根據(jù)該巷道圍巖性質(zhì)，確定注漿壓力為5－8MPa。

（4）施工設備及材料

使用小型多功能氣動注漿泵，采用雙液注漿系統(tǒng)。（附表）

注漿設備材料一覽

(5)施工工藝

注馬麗散樹脂的施工工藝：打眼――埋設注漿管――安裝封口器――用高壓膠管連接注射槍和注漿泵一將兩根吸管插入裝有馬麗散樹脂和催化劑的桶內(nèi)――開泵注漿――沖洗機具――停泵――拆卸注身槍。

每孔注漿量根據(jù)注漿壓力確定，施工時嚴格控制注漿壓力，當注漿壓力達到5---8MPa或出現(xiàn)大面積漏漿(漏漿量。泵的注入量)時，即可換孔注漿或停止注漿。

注漿順序：由上而下順序進行。

4、技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益

對金屬棚和注馬麗散聯(lián)合支護段巷道，與金屬棚單一支護段巷道的對比觀測，采用注馬麗散加固技術(shù)，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益。

（1）新穎性

這種加固頂板的方法新穎。過去加固頂板一般采用的是機械方法或物理方法，如打點柱、打錨桿錨索、注水泥漿等。注馬麗散是一種新穎的化學加固方法，它由樹脂和催化劑兩種基本成分組成，注入煤巖層幾秒鐘后，經(jīng)過化學反應就可生成聚亞膠脂產(chǎn)品，開始膨脹，對圍巖松動圈裂隙進行充填，對破碎松散體進行粘結(jié)，使之成為整體，提高了圍巖的穩(wěn)定性和抗壓承載能力。

（2）安全性

未注馬麗散前，該段巷道變形嚴重，人員進行維護時工作量大而且不安全，注馬麗散后，頂板得到改善，大大減少了巷道的維護工作，保證了回采工作面的順利推進。

（3）快速性

注馬麗散施工簡單，而且馬麗散可以快速反應，達到預期效果。

（4）與其它注漿方法比較，注射馬麗散具有以下優(yōu)點：

a、工藝簡單，操作簡便。多功能泵體積小、重量輕，壓風作動力源，正常操作兩人即可(一人觀察巷道頂幫，若漏液用棉紗及時封堵；一人更換原料，觀察注射泵的運轉(zhuǎn)情況)。

b、注漿前，不需要噴漿封閉巷道頂幫。

c、專用封口器的設計合理。封口器一端有墊片，在開始注漿時，漿液在封口器內(nèi)膨脹將封口器與孔壁密合，繼續(xù)注漿當漿液壓力達到一定值時，將墊片沖開，漿液便經(jīng)注漿管注入巖層。較其它方法封口簡單、省時。

d、馬麗散樹脂和催化劑兩種原料分別用塑料桶裝，攜帶搬運方便，便于井下施工。

5、結(jié)論

實踐證明，應用馬麗散樹脂，是一種新的化學加固頂板技術(shù)。應用該技術(shù)，能及時地改變了圍巖的松散結(jié)構(gòu)，提高了巖體的整體強度，提高了施工安全的可靠性，保證了回采工作面的順利推進。另外，在煤礦生產(chǎn)的其它環(huán)節(jié)，如：掘進破碎帶施工、處理巷道冒頂、堵水等情況，也可應用該技術(shù)進行治理。因此加注馬麗散樹脂技術(shù)是煤礦井下生產(chǎn)應大力推廣的一項實用技術(shù)。