摘要：在煤礦掘進(jìn)和巷修過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到頂板破碎、淋水帶，如采取措施不當(dāng)，則會(huì)造成嚴(yán)重的冒頂事故，直接影響施工安全及工程進(jìn)度。文章針對(duì)此類工程條件，土城礦首次采用馬麗散E在13軌道石門冒頂淋水區(qū)加固圍巖堵水，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：馬麗散E；冒頂淋水區(qū)；加固堵水；注漿材料選擇

中圖分類號(hào)：TD327 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0145-02

一、概況

土城礦井始建于1966年，1984年底建成投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)能力為120萬(wàn)t/a 。1993年12月至1998年進(jìn)行、改擴(kuò)建后的礦井設(shè)計(jì)能力為240萬(wàn)t/a 。2003年進(jìn)行擴(kuò)能改造后，2006年核定生產(chǎn)能力為300萬(wàn)t/a。目前生產(chǎn)采區(qū)有4個(gè)：21采區(qū)、13、14和15采區(qū)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力均為100萬(wàn)t/a。井田內(nèi)主要可采煤層有11層，分別為1#、3#、5#、6#、9#、12#、13#、15#、16#、17#和18#煤層，屬于以薄及中厚煤層為主的近距離煤層群。

二、問(wèn)題的提出

土城煤礦13軌道石門巷道斷面5.06m×3.20m（寬×高），該巷道在2010年8月巷修時(shí)出現(xiàn)大面積冒頂，冒高估計(jì)6.0-～8.0m，長(zhǎng)度5.0m，且冒空區(qū)有淋水出現(xiàn)，水量﹥15m3/h，因冒頂區(qū)上部原為小煤窯廢棄巷道，估計(jì)出水在冒頂區(qū)穩(wěn)定頂板位置。礦初次進(jìn)行水泥注漿處理，大部分水泥漿均被淋水沖走，注漿加固效果差。在二次修復(fù)巷道時(shí)再次出現(xiàn)頂板冒落，不能正常修復(fù)通過(guò)該冒頂區(qū)，嚴(yán)重影響該巷道的正常進(jìn)風(fēng)、運(yùn)料和行人。因而對(duì)該段巷道需采取特殊的注漿堵水、加固處理。

三、注漿材料的選擇

水泥漿：膠結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，具有較長(zhǎng)的可注期和較多的注漿量。具有較高的抗壓強(qiáng)度，但初凝時(shí)間長(zhǎng)，易被水稀釋，在水壓高、水量大的條件下，會(huì)有較大漿液損失，具有一定的收縮率，脆性收縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂縫進(jìn)一步導(dǎo)通水源繼續(xù)漏水。

水泥—水玻璃漿液：在水泥漿的基礎(chǔ)上添加水玻璃配制而成，雖克服了單液水泥漿凝固時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，但對(duì)凝固時(shí)間的準(zhǔn)確控制較難，施工工藝復(fù)雜，且仍為脆性，有一定的收縮性。

馬麗散E堵漏劑：它是一種高科技產(chǎn)品，是由兩種成分合成的高分子聚亞膠產(chǎn)品，用于地層的加固與水流的封閉。具有極好的粘合力，能與地層產(chǎn)生高度粘合，有良好的柔韌性，能承受隨后的地層運(yùn)動(dòng)，可保持與地層同樣的服務(wù)時(shí)間。注入巖層后，其粘度混合物液體狀態(tài)保持幾十秒或幾分鐘，滲透到細(xì)小裂縫并膨脹膠結(jié)，從而有效的加固和密封處理區(qū)域。它在加入一定量的加速劑后，可提高反應(yīng)速度。遇水產(chǎn)生關(guān)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)一步膨脹發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀封閉彈性體，產(chǎn)生二次滲壓（膨脹倍數(shù)20～25倍），更好的封閉裂隙，達(dá)到止漏目的。

通過(guò)以上材料的論證分析，馬麗散E注漿材料具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)，其本身粘度低，流動(dòng)性好，可注性強(qiáng)，具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1．漿液粘度低，流動(dòng)性好，能進(jìn)入細(xì)小裂隙；

2．漿液凝固時(shí)間在幾十秒到幾分鐘內(nèi)任意調(diào)節(jié)，并能人為的加以準(zhǔn)確控制；

3．漿液對(duì)注漿設(shè)備、管路、混凝土建筑物及橡膠制品無(wú)腐蝕性；

4．漿液固化時(shí)無(wú)收縮現(xiàn)象而會(huì)膨脹，固化后有很強(qiáng)的粘合性，能牢固地與圍巖結(jié)合；

5．漿液結(jié)石率高，結(jié)石體有很強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和一定的抗拉強(qiáng)度，不龜裂，抗?jié)B性好；結(jié)石體具有良好的耐老化特性和耐久性；

6．漿液有一定的細(xì)度，能滿足注漿效果，滿足注漿要求，并且該材料配有專用注漿設(shè)備，能準(zhǔn)確控制其反應(yīng)比例，注漿無(wú)污染，符合環(huán)保要求。

四、施工工藝及施工方法

1．注漿原則封閉加固頂板冒落后的矸石，既使之成為一個(gè)整體后堵漏淋水，并增強(qiáng)整體強(qiáng)度及一體性，利于巷道修復(fù)掘進(jìn)。

2．在冒空區(qū)位置設(shè)計(jì)12個(gè)注漿孔，每斷面3孔，每1.5m為一個(gè)注漿斷面，孔深2.5m（原則上孔深不超過(guò)冒落矸石高度），孔位（見(jiàn)施工布置圖1）。

3．打孔鉆具：采用7655風(fēng)鉆，φ42mm鉆頭施工。

4．注漿步驟：

（1）在設(shè)計(jì)的鉆孔孔位置下打孔；若現(xiàn)場(chǎng)情況有變化，可在原設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上稍做調(diào)整；

（2）把多功能泵及其附件組裝好，并用u型卡固定牢靠；嚴(yán)禁用鐵絲替代，注漿過(guò)程中應(yīng)及時(shí)觀察各聯(lián)接位置是否有松動(dòng)現(xiàn)象并及時(shí)解決，以防漿液噴出；

（3）分別把兩個(gè)吸料管放入樹(shù)脂和催化劑的包裝桶，并在缸體上做好標(biāo)記，再次施工，原吸料管也應(yīng)同于上次的樹(shù)脂和催化劑的包裝桶；

（4）開(kāi)動(dòng)氣泵，使兩種液體吸入缸體并從DN13的高壓膠管中排出，持續(xù)開(kāi)動(dòng)幾分鐘，觀察注漿比例和吸料情況，若有問(wèn)題，立即停泵處理；

（5）待設(shè)備正常后，DN13的高壓膠管連接注射槍，注射槍連接到快插接頭，關(guān)閉卸壓閥，開(kāi)動(dòng)設(shè)備注漿；

（6）注漿過(guò)程中，兩注漿桶內(nèi)不得出現(xiàn)任何“顆粒狀、片狀、線狀、條狀、帶狀”的雜物，若不慎掉進(jìn)桶中應(yīng)及時(shí)撈出，以免吸入缸體堵塞設(shè)備；

（7）注漿時(shí)操作人員注意觀察注漿比例和注漿壓力；若有異?，F(xiàn)象及時(shí)停止注漿或?qū)υO(shè)備進(jìn)行維修；

（8）換孔注漿，重復(fù)3～7的步驟；

（9）停止注漿，用樹(shù)脂沖洗管路和混合槍。

5．單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）注漿擴(kuò)散范圍盡可能≥1.5m；

（2）注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)停泵處理。

6．注漿注意事項(xiàng)：

（1）盡可能保證注漿擴(kuò)散范圍，尤其高冒下部矸石加固完整，具體注漿量參數(shù)可視現(xiàn)場(chǎng)情況及注漿擴(kuò)散效果進(jìn)行調(diào)整；

（2）在設(shè)計(jì)的鉆孔孔位置下打孔，若現(xiàn)場(chǎng)情況有變化，可在原設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上稍做調(diào)整，注漿孔深度可視注漿擴(kuò)散效果取最佳值；

（3）注漿時(shí)采取慢速注漿。

五、施工效果

1．注漿結(jié)束后，對(duì)該處涌水量進(jìn)行測(cè)定在1.3m3/h，達(dá)到良好的堵水效果，滿足堵水加固的技術(shù)要求，同時(shí)對(duì)注漿后的巖層取芯，發(fā)現(xiàn)圍巖的裂隙里已經(jīng)被馬麗散E聚合物完全充填，并壓實(shí)粘接在一起，說(shuō)明馬麗散E的粘合力已達(dá)到了預(yù)期的加固效果，同時(shí)二次滲壓提高了圍巖的抗壓、抗拉強(qiáng)度。

2．通過(guò)勘探鉆孔評(píng)估確認(rèn)安全后，次日早班開(kāi)始修復(fù)掘進(jìn)，起初為了最大的安全保險(xiǎn)起見(jiàn)在借鑒傳統(tǒng)強(qiáng)過(guò)處理冒空區(qū)的經(jīng)驗(yàn)上專門制定了詳細(xì)的修復(fù)措施，但在當(dāng)日一個(gè)小班（8h/小班）即安全通過(guò)了1m的長(zhǎng)度，頂板未顯現(xiàn)再次垮落的征兆，不僅再次說(shuō)明了注漿的優(yōu)異效果，且剛性材料支護(hù)成本大幅降低（U型棚間距1.0m，原通過(guò)后U型棚支護(hù)間距0.3～0.5m），比傳統(tǒng)辦法提高了近40％的效率。

六、經(jīng)濟(jì)效益分析

本次注漿施工，馬麗散E共消耗5噸。充分利用馬麗散E進(jìn)行封堵、加固，一次到位后不需進(jìn)行多次施工，由于其反應(yīng)迅速，自身抗壓能力和柔韌性的特點(diǎn)，能快速、有效的達(dá)到封堵和加固效果，通過(guò)加固堵水后對(duì)該段進(jìn)行巷修時(shí)沒(méi)有再出現(xiàn)頂板冒落及淋水增大的現(xiàn)象，保證了巷修工作的安全順利進(jìn)行，不用再進(jìn)行二次施工，工期短，節(jié)約了大量的時(shí)間，同時(shí)節(jié)約了資金，也為該巷道提早調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)創(chuàng)造了條件，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

通過(guò)用馬麗散E在冒頂淋水區(qū)的加固、堵水成功應(yīng)用，亦為今后類似工程技術(shù)條件提供了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論支撐。

作者簡(jiǎn)介：張輝元（1974-），貴州遵義人，貴州盤江精煤股份有限公司土城煤礦總工程師，高級(jí)工程師，研究方向：煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理。

（責(zé)任編輯：葉小堅(jiān)）