馬麗散加固破碎巷道頂板在大陽煤礦的應用

1、基本情況

大陽煤礦位於山西省晉城市北部約2 0公裏 處，沁水煤田東南部，設計生產能力1 20萬噸／年，目前主要開采3號煤層。3號煤層頂板以粗砂岩、細砂岩為主，平均厚度8． 89m ，偽頂為一層0．2 0－ 1.00m 的泥岩或細粒砂岩，直接底板為0--0． 5 m 的粘土泥岩，其下為細粒砂岩。煤層的層節理、裂隙比較發育，煤的強度較小。井田範圍內斷層、環狀陷落柱較多。在開采過程中受呆動及其它地質條件的影響，經常出現煤體破碎、構造應力異常、淋水增大、巷道底鼓等情況。

該礦31 02綜放工作麵兩順槽采用12#工字鋼梁、U25可伸縮柱腿進行支護，巷道規格為：淨寬3． 5m ，淨高2． 8m ，巷道斷麵呈梯形。該工作麵是一個“孤島”采麵，兩邊均已回采，並且回采結束時間較短。受臨近采空區的影響，該工作麵兩順槽掘出後變形損壞嚴重，隨著工作麵回采推進，個別區段頂板壓力增大，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。現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偉博公司合作，采用馬麗散聚合產品對巷道進行超前加固技術。

2、材料選用技術性能

（1）材料選用

馬麗散具有高度粘合力和很好的機械性能，與地層產生高度粘合，可持續與工作麵一致壽命。馬麗散注射進地層以後，低粘度混合物保持液體狀態幾秒鍾，滲透進細小的裂縫膨脹，從而有效地加固和密封處理區域。

馬麗散的使用範圍：加固裂隙和不穩定地層，封閉水流入口，密封地層，岩石加固，岩石鉚釘的密封。

（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後的地層運動，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

現場采用煤電鑽打孔，孔徑為：Φ 42mm -Φ 45mm ，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

根據該巷道圍岩性質，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，采用雙液注漿係統。（附表）

注漿設備材料一覽

序號

設備及材料名稱

規格型號

數量

產品來源

備注

1

小型多功能氣動

注漿泵

1台

浩珂偉博公司提供

2

注漿管

4分鋼管

長 1.8米

30根

自備

一端加工絲扣，一端每隔 400mm 打一組

Φ 4mm 穿孔

3

封口器

長 350mm

20個

浩珂偉博公司提供

4

注漿鐵管

長 1m

自備

5

注漿槍

1把

浩珂偉博公司提供

使液體混合均勻

6

高壓膠管

DN13

自備

7

馬麗散樹脂

每桶 30kg

浩珂偉博公司提供

起加固作用

8

馬麗散催化劑

每桶 35kg

浩珂偉博公司提供

(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――開泵注漿――衝洗機具――停泵――拆卸注身槍。

每孔注漿量根據注漿壓力確定，施工時嚴格控製注漿壓力，當注漿壓力達到5---8MPa或出現大麵積漏漿(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、技術經濟效益和社會效益

對金屬棚和注馬麗散聯合支護段巷道，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，取得了顯著的技術經濟效益和社會效益。

（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、打錨杆錨索、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，注入煤岩層幾秒鍾後，經過化學反應就可生成聚亞膠脂產品，開始膨脹，對圍岩鬆動圈裂隙進行充填，對破碎鬆散體進行粘結，使之成為整體，提高了圍岩的穩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，注馬麗散後，頂板得到改善，大大減少了巷道的維護工作，保證了回采工作麵的順利推進。

（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，漿液在封口器內膨脹將封口器與孔壁密合，繼續注漿當漿液壓力達到一定值時，將墊片衝開，漿液便經注漿管注入岩層。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，便於井下施工。

5、結論

實踐證明，應用馬麗散樹脂，是一種新的化學加固頂板技術。應用該技術，能及時地改變了圍岩的鬆散結構，提高了岩體的整體強度，提高了施工安全的可靠性，保證了回采工作麵的順利推進。另外，在煤礦生產的其它環節，如：掘進破碎帶施工、處理巷道冒頂、堵水等情況，也可應用該技術進行治理。因此加注馬麗散樹脂技術是煤礦井下生產應大力推廣的一項實用技術。