新型高分子注浆材料的实施及设备的改造

汪晓秋

（鹤岗市南山矿，黑龙江 鹤岗 154104）

新型高分子注浆材料的实施及设备的改造

汪晓秋

（鹤岗市南山矿，黑龙江 鹤岗 154104）

运用新型高分子注浆对破碎顶板进行超前加固时，要针对井下特殊环境，改造原设备以适应新型高分子注浆设备，有效地控制破碎顶板的抽冒，为架设永久支护提供安全的作业环境，实现了施工工艺简单和技术经济效益良好的目标。

新型高分子聚合材料；超前加固；封孔器；多功能注浆泵

1 概述

南山矿是生产能力300万t/a的矿井，采用立井集中石门、分区石门、上下山开拓方式，主采18层和15层煤，煤层赋存稳定，18层平均煤厚15m，15层煤厚12 m，煤层节理裂隙发育，工作面回采使用综合机械化工艺，采准巷道，掘进采用机掘或炮掘方式，支护形式为大断面锚网支护或顶板破碎时架棚支护。

2 问题的提出

掘进一区施工的盆底区15层南翼一分段综放面底板层回风道，因为此面顶板已回采，邻区西二区15层五分段已全部回采，受采动影响，在施工中多次出现抽冒顶（4～5 m）迎头滞后多处出现CO点，掘进十分困难，作业人员安全受到严重危胁，直接影响正常进尺和安全。针对这一情况，提出了注高分子聚合物瑞米加固Ι号，但受井下制约，其设备不能正常使用；为此，结合井下实际情况对封孔器、多功能注浆泵进行改造，取得了显著的效果。

3 注瑞米加固Ι号的加固机理

瑞米加固Ι号属于新型高分子注浆材料，它是由两种成份组成的聚亚胶产品，具有高度的粘合力和很好的机械性能；将其注入煤层时，这种低粘度混合物液体可在几秒钟内渗透到煤层细小裂缝后，开始发生膨胀和粘结，有效地加固围岩松动圈，提高了围岩的整体承载力，有利于控制巷道顶板的抽冒。

4 注瑞米加固Ι号的施工工艺

注瑞米加固Ι号的施工工艺：打眼→埋设注浆管→安装封口器→用高分子压胶管连接注射枪和注浆泵→将两根吸管分别插入装有树脂和催化剂的桶内→开泵注浆→冲洗机具→停泵→拆卸注射枪。

5 所用设备的改造

5.1 封孔器的改造

掘进一区在施工的（盆底区15层南翼一分段）综放面底板层回风道，由于围岩浅层破碎，使用原封孔器无法封孔，加固工作无法实施；根据现场实际情况反复研究，自制了新的浅孔封孔器，一次性试验成功，使得无法实施的浅层煤体加固工作得以完成，加固效果良好。其原理是：采用φ3“（三英寸）铁管长650 mm，在端头150 mm处，加一抗压强度大于10 MPa的钢板（长200 mm×宽200 mm×厚8 mm）在铁管尾端加一能调节的顶丝，通过顶丝的调节将自制封孔器固定。注料前，将端头150mm用布缠好后顶入注胶孔，注胶给压后由挡板将150 mm端头及布挡住，这样，注入的胶液将150mm的端头及布凝结，胶液就不能流出，起到了浅孔封孔的作用，堵水工作得以完成，取得良好效果。浅孔封孔器的结构见图1。

图1 浅孔封孔器结构图

5.2 多功能注胶泵的改造

我们井下使用的多功能注胶泵，其缸体内的活塞密封圈是易损件，施工中经常要更换密封圈，每次换完密封圈后，只能在缸体外紧固圆形球托，紧固后涨出的密封圈在安装时极易卡坏，施工时会出现漏料进料不均现象。针对这一情况，反复研究，对其圆形球托进行改进，我们采用了六棱形球托，就可将更换后的密封圈放入缸体内，而六棱形球托在缸体内就可以紧固了；紧固时涨出的密封圈在缸体内就不会损坏，延长了密封圈的使用寿命，控制了（因密封圈损坏造成）胶料漏料的浪费和进出料不均匀得问题。

6 技术改造的效益

通过对封孔器和多功能注浆泵的改造，我们采用瑞米Ι号加固顶板，完全代替了打木穿楔、打锚杆穿楔、注水泥浆等加固顶板，未用瑞米加固前，因抽冒严重、无法实现正常循环进尺，进尺为0.5 m左右，每循环前要先打锚杆穿楔，并打木穿楔护顶，制约了正常进尺，但抽冒并没有得到有效控制；注马丽散1.5 h后，就可正常掘进，进尺为1.0 m，不需采取其它措施。注瑞米加固Ι号前，每天进尺为3 m，注瑞米加固Ι号后每天进尺可保6 m，在顶板破碎的情况下，实现了快速掘进。

瑞米加固Ι号是新型的化学加固材料，其内有树脂和催化剂成份，注入煤层几秒种后，化学反应生成的聚亚胶脂产品开始膨胀，对围岩松动圈裂隙进行充填，对破碎松动的煤体进行粘结，使之成为整体，改善了破碎围岩状态，提高了围岩的稳定性和抗压能力；抽顶4m高的施工现场，经注瑞米加固Ι号，顶板状态良好，正常打眼放炮，未发生冒顶现象，加大了作业人员未进入支护前架棚出货时的安全系数，杜绝了顶板的抽冒而出现的CO点，因而，经济效益和社会效益都是十分显著的。

7 结束语

实践证明，采用瑞米加固Ι号注浆加固破碎顶板技术，能及时地改变围岩的松散结构，提高了煤体的整体强度，提高了施工的安全可靠性，从而提高了掘送速度，保证了工作而的正常接续，它是多年来困扰煤矿因煤层破碎巷道出现抽、冒的一剂良药，在煤炭生产的其它环节（例如：采煤工作面片帮，冒顶两端头维护）都可采用该技术进行治理。因此，我们通过对相应设备的改造，使在井下特殊条件下无法实施的新型高分子注浆材料得到广泛推广，保证了巷道掘进的安全性，为矿井的进一步发展奠定了坚实的基础。

Abstract:When broken roofs were pre-reinforced with new polymer grouting materials,given the special environment in the mine,we reformed the original equipments to suit the new materials.The study shows that the local caving of broken roofs was effectively controlled and the safety of working environment for building permanent support was ensured.And simple construction technique and technical-economical benefits are realized.

Keywords:new type;polymerization;pre-reinforce;bore-enveloping;multi-functional injecting pump

编辑：刘新光

Implementation and Equipment Reformation of New Polymer Grouting Materials

WANG Xiao-qiu
（Nanshan Mine in Hegang City,Hegang Heilongjiang 154104,China）

TD265.4

A

1672-5050（2010）04-0072-02

2009-11-18

汪晓秋（1963—），女，黑龙江鹤岗人，大专，工程师，从事煤炭采掘技术工作。