[新型高分子化学注浆材料在碱沟煤矿的应用] 煤矿用气动注浆泵

时间：2020-03-11 07:32:23　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：文章介绍了碱沟煤矿采用新型高分子化学注浆材料马丽散和罗克休的材料性能及其在处理+590B1+2工作面进风巷665～681m段冒顶的应用实践。实践表明，新型高分子化学注浆材料在处理冒顶事故中具有安全、快速、高效等特点。
　　关键词：高分子化学注浆材料；马丽散；罗克休；巷道垮冒；加固填充
　　中图分类号：TD265 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）34-0063-02
　　
　　一、概述
　　碱沟煤矿+590B1+2工作面进风巷于2007年12月21日开始冒落，垮冒不但使工作面通风系统遭到破坏、而且造成工作面安装工期滞后，严重影响了采煤工作面的正常生产接续；同时由于巷道垮冒较高、范围较大，给维修恢复该段巷道造成了一定的困难。应用传统的处理较高的、大范围冒顶事故的方法具有一定的局限性，而新型高分子化学注浆技术在处理较高的、大范围冒顶事故时则可以很好地解决围岩易风化、施工工序复杂、材料消耗大、木垛变质腐烂导致的空顶等技术难题。新型高分子化学注浆技术是把化学浆液注入到具有孔隙、裂隙等软弱结构的煤岩体中，浆液以充填、渗透和压实等形式，将煤岩体胶结固化成一个整体，改善煤岩体的物性参数，提高其整体性和强度。因此，新型高分子化学注浆材料特别适合于处理大范围冒顶事故。
　　二、冒顶区概况
　　碱沟煤矿+590B1+2工作面进风巷自2007年12月21日开始从+590石门以东680m处向西垮冒，至12月24日，巷道665～681m段完全垮冒严实，从现场连续观察情况看，巷道垮冒最高处达8m，平均在6m左右。发生冒顶事故的主要原因是由于+590水平B1煤层中含有一板岩层、遇水后软化膨胀，使其自身的力学性质弱化和强度衰减，改变了原有的应力平衡状态；其次是由于+590B1巷道垮冒段的支护工程质量有问题。巷道665～681m段完全垮冒严实，从现场连续观察情况看，巷道垮冒最高处达8m，平均在6m左右，宽4m，长度16m且有可能和上部+603水平老巷跨通的可能。
　　三、新型高分子化学注浆材料
　　马丽散N具有高度粘合力和很好的机械性能，可与地层产生高度粘合。注射入煤岩体后，能够在一定时间内保持液体状态，渗透进细小的裂缝，使松散破碎的围岩粘结成一体。其良好的柔韧性能承受随后的地层运动,提高地层支撑力和机械阻力，单向抗压强度最大能达到65.8MPa，单向抗拉强度能达到41.5MPa，延展率为3.82％，凝聚力为10.2MPa，因该材料具有抗压强度高、抗拉强度大并具有一定的延伸率等特性，因而有效地增加巷道围岩的自身强度，从而提高其稳定性，减少巷道的变形。
　　罗克休是一种由两种成分组成的注射产品，用于充填空洞，密闭空气和瓦斯以及加固断裂程度高的地层。罗克休以4比1混合树脂和催化剂，发生快速反应生成泡沫，膨胀到原体积的30倍。膨胀后，罗克休泡沫在几分钟内硬化。罗克休点着温度为450℃，燃烧氧指数为36%，燃烧等级为高难燃材料，其在硬化后每平方厘米可以承受2.5公斤压力。快速、高膨胀率、良好的抗压能力以及突出的抗静电性能是其最大特点，适用于密闭、中空填充和顶部支撑、在一定范围内构筑防火墙、在巷道或工作面终止岩石塌落、快速堵截等。
　　四、冒顶区处理方案及施工方法
　　（一）总体思路
　　摸清垮冒区情况→对垮冒巷道顶部进行固化处理→金属架棚加锚网支护已清理的巷道→安全快速
　　通过。
　　（二）设计方案
　　在每个循环注浆前在巷道轮廓线处以间距200～300mm打排管，钻入长度6m的2寸钢管（或者使用更长的钢管，保证两循环钻入的钢管至少有2m的接茬）。然后采用罗克休泡沫将冒顶空洞处充填，在浮煤上方形成一个3m左右厚的假顶，再把巷道轮廓线以上2m厚的碎煤用马丽散N将其加固成一个整体。
　　
　　（三）施工方法
　　1．用自攻钻杆在巷道顶部打孔至冒空区，深度6m，倾角60°，间距3m，布置两孔，然后在前两孔处再打两个8m深孔，倾角40°。孔打好后注射罗克休，先注下排孔，然后再注上排孔，一直注射到有压力
　　为止。
　　2．注完顶部冒空区后，在巷道顶部轮廓线，用风钻接自攻钻杆打4m、倾角30°的注射孔和6m深、倾角20°的注射孔，第一个孔离壁0.5m，然后按间隔0.5m的间距布置，共布置7孔。注射时注浆管里面接两跟1m长带眼的自攻钻杆，外面是无眼钻杆（经过对一个注浆循环效果的分析，不能达到预想效果时，需及时对注浆孔的布置和深度作适当的调整）。
　　3．每个循环注浆时在左帮靠顶板处往帮里面以偏角40°、孔深4m钻孔注浆。单循环注浆完毕后往前掘进，掘进到4m时需进行下一个循环的钻孔注浆。掘进过程中需使用金属支架支护，棚间距为800mm。
　　4．注浆情况统计。
　　第一循环：施工注浆孔6个，注罗克休1.16t，注马丽散N 0.825t，支护巷道2.4m；
　　第二循环：施工注浆孔6个，注罗克休2.58t，注马丽散N 0.58t，支护巷道1.6m；该循环由于上部空间较大，煤体松散，所以用料大、推进短；
　　第三循环：施工注浆孔6个，注罗克休2.48t，注马丽散N 1.4t，支护巷道5.6m；
　　第四循环：施工注浆孔6个，注罗克休1.55t，注马丽散N 0.55t，支护巷道5.6m；
　　第五循环：施工注浆孔4个，注罗克休1.03t，注马丽散N 0.72t，支护巷道1.6m；
　　第六循环：施工注浆孔2个，注马丽散N 0.33t，支护巷道2.4m。
　　共施工注浆孔30个，注罗克休8.8t，注马丽散N 4.405t，架设金属支架21付，支护巷道16.8m。
　　五、结语
　　对+590B1巷道采用高分子化学注浆材料马丽散和罗克休进行安全快速加固、恢复后，冒顶段巷道非常稳定，没有出现变形增大及二次冒落失稳现象。实现了在安全的条件下平稳生产，取得了良好的经济效益。为神华集团新疆公司在煤岩体破碎条件下安全快速掘进积累了处理大范围冒顶的先进经验。
　　
　　参考文献
　　[1] 于宪阳，张农，张海丰，等．高分子化学注浆材料处理巷道大范围冒顶研究[J]．煤矿安全，2010，（6）．
　　
　　作者简介：张宏刚（1974-），男，新疆沙湾人，神华新疆公司碱沟煤矿通风队助理工程师，注册安全工程师，研究方向：矿井一通三防。
　　
　　
　　（责任编辑：赵秀娟）

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