樊夢戰(zhàn)

（潞安礦業(yè)集團公司常村煤礦，山西 長治 046100）

隨著我國煤礦開采強度的增大，很多礦井相繼進入較復(fù)雜地質(zhì)條件的開采，面臨開采深度加大、巷道壓力增加、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等形勢，尤其是資源整合礦井中，多數(shù)礦井面臨過舊采空破壞區(qū)、煤田資源有限、只能仰采等，新型高分子材料如“凝固力”FSS等化學(xué)材料在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，主要在采煤工作面煤壁加固、掘進巷道加固破碎頂板、巷道高冒區(qū)充填、堵水、采空區(qū)密閉等方面，取得了良好效果。

1 工作面現(xiàn)狀

150201綜采工作面可采煤層為15#煤層，地面標高1025～1075 m，井下底板標高721～833 m。工作面切眼為東西走向，東高西低（機尾高，機頭低）,皮帶順槽平均坡度為16.7度，回風(fēng)順槽平均坡度為15度，工作面平均坡度為8度。

本工作面主要可采煤層為15#煤層：位于太原組底部，煤層厚度4.02～4.73 m，平均4.6 m，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，含有2層夾矸，其夾矸厚度為0.06～0.85 m。煤層頂板為砂巖或泥巖；底板為泥巖，為井田主要穩(wěn)定可采煤層。煤層走向為東西走向，傾向南北。工作面采用傾斜長壁布置，放頂煤回采工藝，自然垮落法處理采空區(qū)。由于受煤田邊界與地面村莊等因素限制，工作面為仰采布置，平均坡度為17度，局部坡度達23度。推進長度375 m，采長140 m，平均采高2.6 m，循環(huán)進度為0.8 m，工作面進回風(fēng)順槽均沿煤層度板布置。

在實際回采中工作面部分區(qū)域由于遇到地質(zhì)構(gòu)造出現(xiàn)了煤體較為酥軟、頂板破碎易冒落、支架支護頂板差的情況。為保證回采工作的順利進行，經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)研究決定，采取向工作面煤體注“凝固力”FSS的措施使破碎煤體膠結(jié)形成較為堅固的整體，然后再向工作面頂板打錨索加強支護防止頂板破碎矸石冒落，以使支架更加有效地維護頂板。

2 工作面注“凝固力”FSS前后情況

2.1 工作面煤墻注漿加固前后

150201綜采工作面煤墻加注“凝固力”FSS前，2月10—2月20日，在150201綜采工作面60～80架范圍內(nèi)多次發(fā)生煤墻片幫、頂板破碎事故，出現(xiàn)大量的漏矸、漏煤現(xiàn)象。工作面基本每天都在重復(fù)著塌頂—維護—再塌頂—再維護的惡性循環(huán)，工作面使用大量坑木絞頂材料進行頂板維護、支架間大量落煤落矸人工清理勞動強度大，每日推進不足1 m，嚴重影響了回采進度。且工作面文明生產(chǎn)差、維護頂板作業(yè)危險程度高。自2月23日起向工作面片幫、塌頂區(qū)域開始注“凝固力”FSS加固煤體控制頂板后，情況開始逐漸好轉(zhuǎn)，2月24—3月2日期間工作面內(nèi)僅發(fā)生2次小面積漏頂事故，基本無片幫現(xiàn)象，效果很明顯。機組割煤時片幫明顯減少，煤壁基本能保持住被截割狀態(tài)，頂板離層、漏矸也得到了有效控制。

2.2 “凝固力”FSS簡要介紹

“凝固力”FSS是一種低黏度，雙組分合成高分子—聚亞胺膠脂材料，用于松散煤體的加固和水流入口的封閉。其粘合力和機械性能極好，易與松散煤體產(chǎn)生高度粘合，能有效地加固和密封處理區(qū)域，提高松散煤體的整體性和受力性能。

力學(xué)試驗表明：松散巖體被“凝固力”FSS充填后平均單向抗壓強度為65.8 MPa，塑性變形開始載荷值在150 kN以上，平均凝聚力為10.2 MPa。

“凝固力”FSS的使用范圍：加固裂隙發(fā)育和不穩(wěn)定地層；封閉水流入口；密實地層；巖石加固；錨桿的密封。

2.3 “凝固力”FSS作用機理

當采用高壓灌注進行堵水時，樹脂和催化劑混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或遇水產(chǎn)生膨脹，自身反應(yīng)或發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀密彈性體，當它被高壓推擠，注入到煤巖層或混凝土裂縫（在高壓作用下可以使煤巖層的閉合裂隙張開），可沿煤巖層或混凝土裂縫延展直到將所有裂隙（包括肉眼難以覺察的裂隙及在高壓作用下重新張開的裂隙）充填。在封堵裂隙加固煤巖層時，煤巖層不含水時產(chǎn)品膨脹率也相應(yīng)變?。ㄅ蛎洷稊?shù)為2～4倍），高壓推力將“凝固力”FSS壓入并充滿所有縫隙，達到止漏目的，成品抗壓介于25～38 MPpa；在遇水后（摻水）時產(chǎn)生關(guān)聯(lián)反應(yīng)，發(fā)生膨脹，在膨脹壓力的作用下產(chǎn)生二次滲壓（膨脹倍數(shù)為20～25倍），高壓推力與二次滲壓將“凝固力”FSS壓入并充滿所有縫隙，從而達到止漏目的，成品抗壓介于15～25 MPa，可以說“凝固力”FSS是堵漏材料尤其是堵水材料中性能最好的一種。

3 結(jié)論

通過實踐證明，對煤體加注“凝固力”FSS是一種應(yīng)用化學(xué)方法加固頂板的新技術(shù)，它能有效改善圍巖松散結(jié)構(gòu)及機械性能，增強圍巖的整體強度，杜絕零打碎敲的頂板事故，無論從安全效果，還是從經(jīng)濟效益看，都比較優(yōu)越于其他加固破碎頂板方法，特別在沿斷層施工、異常破碎帶等圍巖狀態(tài)極差的環(huán)境下應(yīng)用，效果更加明顯。但是其存在的不足也不容忽視，尤其是它是否會影響人體健康的問題，急需從醫(yī)學(xué)上提供一個強有力的證據(jù)。