学文网【摘 要】安徽淮北杨柳煤矿北翼轨道运输大巷施工，穿过82煤层异常变薄区域，掘进时巷道顶板迎头山墙煤岩层极度松软破碎、压力显现比较强烈、出现煤岩壁片帮掉顶现象，严重威胁安全生产。经过论证，决定在巷道内使用马丽散N对破碎顶板进行超前加固。施工结果表明，超前加固有效地控制了围岩垮落，增大了安全系数，提高了经济效益。取得了较好的效果。
【关键词】破碎顶板；玛丽散N；超前加固
本文从具体工程实例出发，通过对处在断层破碎带、穿煤构造带等异常区域复杂地质条件下的围岩超前固化技术研究。
1 工程概况
杨柳煤矿是安徽省“861行动计划”重点新建矿井建设项目。北翼轨道大巷是该矿井运输和通风系统的咽喉之地，而自巷道施工以来，受断层破碎带、煤层变质异常构造带等应力集中区影响，巷道有不同程度的变形，巷道在穿82煤层地段施工中揭露大侯家支断层5条，平均倾角55°、最大落差50-60m，伴有中量淋水，地质条件异常复杂。
该巷道采用锚网+架6m×4.8m的U型钢棚联合支护，为确保施工安全与施工质量决定采用马丽散N超前加固。
2 马丽散N超前加固的机理分析
这种加固剂是由两种化学成分合成的高分子聚亚胶脂产品，不但具有高度粘合力、良好的柔韧性及机械性能，而且当被注射后，低粘度化学混合物保持液态的时间仅用几十秒钟就能够迅速渗透到细小的岩石裂缝，并开始快速膨胀和强力粘结，达到加固和密封松动破碎的煤与围岩区域，使围岩相互胶结成一整体，从而提高围岩的整体抗压能力，控制巷道顶板的冒落。他与其它注浆相比，注射马丽散N加固剂具有明显优点：
①施工工艺简单，操作起来简便，注浆泵的体积较小，重量较轻，采用压风作为动力源，只需要两人操作即可；
②开始注浆前，不需要喷浆封闭巷道的帮顶围岩；
③采用专用封口器，仅一端有垫片，设计比较合理；开始注浆时，浆液在封口器内膨胀与孔壁完全密合，当浆液压力达一定数值时，垫片被冲开，浆液便经注浆管注入煤岩体内；
④树脂和催化剂两种注浆原料分别采用塑料桶单装分运，携带及搬运比较方便，有利于井下现场施工。
3 注射马丽散支护
3.1 注浆孔布置方案
每次循环进尺前均在支架梁侧沿巷道轮廓线均匀布置4个注浆孔，注浆孔间距不大于1.8m，孔深不小于3m，仰角25～35°，打注方向为施工前进方向。每次作业循环距离不得超过1.3m。
3.2 注浆技术参数
树脂与催化剂的配合比为，体积比=11，重量比=11.17。
根据煤岩层的围岩性质，确定注浆压力为5～8MPa。
3.3 施工机具及系统
（1）注浆系统
使用小型气动注浆泵，采用双液注浆系统。注射系统如***3所示。
（2）注浆设备及材料
①小型气动注浆泵；
②注浆管：由4分钢管制成，长1.8m，其一端加工有丝扣，另一端每个隔400mm打一组直径4mm的穿孔；
③注浆管封口器：起到封堵眼口和逆止阀的作用，一般长350mm；
④注浆铁管：采用长度为1m的两端带丝的4分钢管；
⑤注射***：混合液体搅拌均匀；
⑥DN13为高压注浆胶管；
⑦马丽散树脂；
⑧马丽散催化剂。
3.4 施工工艺
3.4.1 注浆成孔
使用气动凿岩机进行钻孔，眼孔直径为42mm，孔深不小于3m。
3.4.2 注浆施工工艺
打眼埋设注浆钢管安装注浆封口器使用高压注浆胶管将注射***和注浆泵进行连接将两根吸管分别插入装有树脂和催化剂的注浆桶内进行试开泵试注浆正式开泵注浆吸入清水与油冲洗注浆机具停泵拆卸注射***。
3.5 注浆技术要求
（1）施工前，先对注浆泵认真检查、试运行；准备好注射及清洗用的清水和油，检查注射***和各种零配件及高压软管有无破损及数量是否满足要求，确保堵***堵管时能够及时更换使用，保证注浆工作的顺利进行。
（2）为做好注浆成本控制，又要保证注浆效果，要及时调整注浆钻孔深度及角度，要根据井下现场地质围岩情况及时进行优化。
（3）开始注浆时，要控制好压风量和压风的风压，使加固剂能有序地渗进煤岩体和顶板的破碎围岩中，时刻观察注入围岩的情况，防止高压注浆瞬间霹裂煤岩体渗出。
（4）注浆压力不低于5MPa，必须能够冲开封口器的堵片才能够进行注浆；最终压力不超过8MPa。
（5）施工时，严禁人员正对注浆孔，防止高压高温的加固剂受压喷出伤人。
（6）施工期间必须保证巷道内供给的压风稳定正常，防止因中途停风造成堵***堵管现象，一方面造成材料浪费及机具毁损，另一方面注浆不连续影响了施工效果。
（7）换孔注浆时必须安排熟练的注浆操作工进行卸***和装***工作，以防堵塞注浆管路及在装卸过程中浆液溅伤人事故的发生。
（8）注浆时必须要安排一名专职的技术人员现场监督指导，以保证注浆质量。
（9）将供水软管延伸到巷道迎头注浆现场，保证正常供水，防止突然停风造成堵塞管路或注液泵。
（10）注浆工程结束后，及时采用足够的清水冲洗注浆管路内部，采用抗磨油冲洗催化剂管路，防止堵塞注浆管路及注浆泵缸体。采用由下而上的注浆顺序依次进行。
3.6 施工时的安全注意事项
（1）注浆量根据巷道围岩破碎程度与空顶区的冒落空间大小来决定，必须一般注浆一般观察有无浆液渗出。
（2）为防止施工时巷道围岩发生片帮掉顶现象，可以对威胁区的巷道进行有效的加强支护措施。
（3）打设注浆孔时要确保孔深、位置及方向，使浆液在有效扩散半径内迅速膨胀，从而保证注浆效果。在施工时，注意查看注浆量及注浆的扩散范围，准备好棉纱、木楔等物品及时对漏液区域进行有效地封堵，避免材料浪费，保证注浆加固的效果。
（4）施工时操作人员还应注意观察以下内容：压力表的数值；树脂和催化剂的混合比；安全阀；泵活塞的运动速度等。
（5）施工注射前要备足注浆用的原料，避免无注浆料时注浆泵空吸损坏活塞。因为催化剂有腐蚀性，施工时操作人员要按照规定佩带防护眼镜和橡胶手套。
4 支护效果
采用马丽散超前加固穿煤构造带的破碎围岩通过实践证好，支护效果和综合效益取得了双赢。
（1）围岩稳定性显著提高
马丽散生成的聚酯类产物能在短时间内充分膨胀，对围岩松动圈裂隙进行完整地充填，对破碎松散的煤岩石强力地粘结，使巷道轮廓的围岩胶结形成了一个整体，围岩的稳定性和抗压承载能力得到了明显提高。通过两个月的观察，架设的U型钢棚支架没有出现明显的扭曲变形与折损。
（2）确保了过特殊地段期间的安全生产
杨柳矿北翼轨道大巷穿82煤构造区域顶板及围岩极为破碎，顶板不稳定，存在严重安全隐患。注射马丽散加固剂后，破碎煤岩的顶板胶结程度较高，形成了一个整体，围岩破碎状态得到改善，未发生片帮掉顶现象，从而保证了施工期间工作人员及现场的安全生产。
（3）劳动强度大大降低
常规穿煤层及过断层破碎带的方式为架棚、锚杆和锚索支护法，巷道在一段时间后失稳返修现象较多，不仅维修施工环境差、难度大、安全隐患大、影响工期长，而且产生大量的巷修费用。采用注射马丽散加固后的巷道围岩，施工时操作方便、劳动强度低，巷道变形量小，满足安全生产需要，经济效益显著。
（4）提升了施工速度
马丽散加固剂反应迅速快、硬化时间短，能够保证充填加固工作的有效性，对破碎围岩隐患能够起到“药到病除”的效果，对掘进生产任务影响很少，能够快速安全地穿过地质构造带，提高了掘进速度。
5 结论
5.1 通过注射玛丽散N加固剂，能够将破碎松散的煤岩体胶结成为一个整体，大大改善了破碎围岩的结构及物理力学性质，一方面提高了破碎围岩自身的承载能力，另一方面又为巷道支护提供了可靠基础，可以作为煤矿井巷掘进过断层破碎带、应力增高集中区及煤层变质带等异常区域的有效超前技术管理手段，是一项比较实用的先进技术，值得广泛推广。
5.2 马丽散N在杨柳矿地质构造带的应用，减少了破碎围岩巷道的二次维护成本，减轻了职工的劳动强度，提高了顶板管理的安全系数，加快了特殊区域的施工速度，降低了多次支护的成本，综合经济及安全、社会效益显著。
【参考文献】
[1]邢新会.复杂地质条件下综采面煤壁加固技术[J].煤矿开采，2005，10（6）：62-63.
[2]安火宁.马丽散加固破碎巷道顶板在大阳煤矿的应用[J].矿山测量，2006（3）.
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