马丽散注浆加固技术在回采工作面顶板管理中应用

马丽散注浆加固技术在回采工作面顶板管理中应用

聂新峰

（山东恒丰矿业集团有限公司山东新泰 271202）

摘要：文章介绍了处理工作面破碎顶板过程中，采用聚合材料马丽散固结冒落带松散岩体形成人工假顶施工方法，并对注浆加固优缺点及所取得的效果进行评价。

关键词：马丽散破碎顶板注浆加固

山东恒丰矿业集团有限公司汶南煤矿是一座设计生产能力33万t/a的中型矿井，井田位于新汶煤田东端浅部，区内构造复杂程度中等。131105回采工作面位于汶南煤矿工业广场东北部，工作面上下两巷共揭露揭露F1～F3正断层3条，断层落差1.0m～3.8m，其中F2、F3断层落差较大，伴生断层较多，对工作面造成影响最大，导致工作面局部顶板随回采推进直接冒落，造成顶板管理难度加大，工作量增加。

1 马丽散加固机理

马丽散是一种低粘度、双组分合成高分子—聚亚胺胶脂材料，用于松散岩（煤）体的加固和水流入口的封闭，具有高度粘合力和很好的机械性能，与岩层产生高度粘合，能有效地加固和密封处理区域，提高松散岩体的整体性和受力性能。其特点是：（1）粘度低，能很好地渗入细小的裂缝中；（2）极好的粘合能力，易与松散岩体粘合，又能增加岩体的机械性能；（3）凝固后有良好的柔韧性，能承受随后的采动影响；（4）可与水封闭并封闭水流；（5）提高岩体的机械阻力和支撑力。力学试验表明：松散岩体被马丽散充填后平均单向抗压强度为65. 8MPa，塑性变形开始载荷值在150 kN以上，平均凝聚力为10.2MPa。

2 马丽散注胶加固施工方案

2.1 地点选择

131105回采工作面断层破碎带。十一煤层直接顶粉砂岩，局部水平层理明显，含少量黄铁矿，属Ш类顶板，单向抗压强度36.77MPa。基本顶细砂岩及中砂岩，黄色，成份以石英为主，无伪顶。含植物根化石，遇水易变软，单向抗压强度20Mpa。

131105工作面支护方式采用单体液压支柱配合普通金属铰接顶梁支护，上下端头为单体液压支柱配合8架双楔调角定位顶梁支护。工作面正规支护形式为齐梁齐柱，支柱排距1.2m，柱距0.6m，顶梁走向正悬臂铰接，前悬0.7m，后悬0.5m，同时采用一梁二柱л型钢梁加强工作面支护强度，л型钢梁长度为3.6m，间距3.0m，最大控顶距5.6m，最小控顶距4.4m，支回方式为“见四回一”，密集切顶，密集柱支设在相邻两棵边排支柱之间，与正规柱成一直线，柱距0.3m。

131105回采工作面断层段破碎带顶板完整性较差，随工作面推进直接冒落，需要处理冒落高度局部达到3.0m～4.0m，工作面支护难度大，支护工作量增加。马丽散注胶加固地点主要选择在断层段顶板破碎带施工，对顶板进行注胶加固，

使马丽散充分注入顶板与松散岩体粘合，达到加固的减少冒顶目的，提高其能承受随后的采动影响，提高岩体支撑力，为顺利回采提供安全保障。

3 布孔与注浆参数

3.1布孔参数

用锚索机钻孔，封孔器封孔，注浆孔布置在顶板相对破碎严重段顶板以下0.3m，正中距支柱前梁下方0.3m处，根据131105工作面顶板岩性及局部冒顶范围，确定每隔1.5m施工一个钻孔，钻孔距冒落带上下各延伸2.0m。要求钻孔直径φ=42mm，钎杆向上倾斜15°～25°，孔深3.5m～4.5m，每个循环加固3.0m～5.0m，见图1。

图1 注浆管布置图

3.2 注浆参数

马丽散树脂与催化剂的配合比：体积1:1。每孔注浆量根据压力确定，设计终孔注浆压力不小于6MPa，施工时必须严格控制注浆压力，当注浆压力达到6MPa 稳定10分钟以上或未达到6MPa出现大面积漏浆时，即可换孔注浆或停止注浆。

4 施工准备工作及工艺

4.1 需要准备的工作

（1）准备动力风源要求4～7Mpa；

（2）准备风管，要求直径1寸，长度视风源接口到泵的摆放点的距离而定；

（3）准备两根10×2×15的钢编胶管，长度由泵的摆放地点到施工地点的距离而定；

（4）把所有的原料和设备运到施工现场；

（5）安排专业人员进行打孔，并配备2～3名施工人员；

（6）准备清洗剂，两桶水和两桶乳化液或机油；

（7）准备足够的棉纱和木楔用来防止原料顺裂隙流出造成浪费。

4.2 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――达到设计压力――冲洗机具――停泵――拆卸注液枪。注浆按照由下而上顺序进行。

5 马丽散优点及缺点

5.1马丽散优点

马丽散化学浆液技术具有新颖性、安全性、快速性和便利性

（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，该段工作面严重，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，注浆后，原来比较破碎的顶板很快彼此粘合，上覆岩层的整体性提高，杜绝了漏顶事故的发生，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）便利性

与其它注浆方法比较，注射马丽散具有：○1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)。○2注浆前，不需要喷浆封闭巷道顶帮；○3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；○4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。

5.2 马丽散缺点

（1）马丽散之类的聚氨脂泡沫，具有很强的刺激性气味，有时整条巷道，甚至整个采区都会充满强烈的气味，使作业环境恶化。

（2）马丽散是否会影响人体健康目前尚不明确，需要进一步对马丽散。

6 结语

实践证明，应用马丽散树脂化学加固顶板技术，它能有效改善顶板松散结构及机械性能，增强顶板的整体强度，杜绝零打碎敲的顶板事故，无论从安全效果，还是从经济效益看，都比较优越于其它加固破碎顶板方法，特别在沿断层施工、异常破碎带等围岩状态极差的环境下应用，能及时改变围岩的松散结构，提高岩体的整体强度和施工安全的可靠性，保证了回采工作面的顺利推进，效果非常明显。

参考文献

[1]杨永强.马丽散注浆材料在东庞煤矿加固破碎顶板中的应用[J].煤炭工程，2005.（9）

[2]高志刚.马丽散注浆加固技术在处理大冒顶中的应用[J].河北煤矿，2004.（6）

[3]王天明.马丽散N注浆材料在综放面端头维护中的应用[J].煤，2002.(5)

作者简介：山东恒丰矿业集团有限公司；聂新峰；男；山东科技大学毕业，采矿工程专业，大学本科学历；高级工程师；。