RF固邦特加固材料在矿井巷道维修中的应用

王建国，申棣，许勃

(兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿，山东济宁 272169)

RF固邦特加固材料在矿井巷道维修中的应用

王建国，申棣，许勃

(兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿，山东济宁 272169)

随着矿井开采的不断延深和矿井开采年限的不断增加，再加上一些采动影响，使得一些主要的服务巷道离层、严重开裂、脱落，普通的锚网喷支护不能持久，使得巷修频繁。为了解决这一问题，通过对巷道现场环境的详细调查和根据巷道的实际服务要求，采用RF固邦特加固材料的粘结、加固技术对兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿西部回风巷进行了顶部和帮部的修复施工，使得易脱落的顶板和帮部的煤岩体牢牢粘结在了一起，矿压也均匀分布在了整个巷道断面上，从而消除了矿井巷道顶、帮压力集中造成的煤岩体垮落，可为同类矿井巷道维修提供借鉴。

巷道维修;固邦特;加固材料;注浆;粘结

1 引言

矿井生产过程中，巷道顶板往往受断层、煤柱集中压力、深部开采压力等的影响［1］，再加上受采动的影响，使得服务巷道的顶板和帮部出现大面积的损坏，采取传统的巷道维修施工方法如:(1)对开裂部分剔挖、放掉，然后进行锚网喷支护，但由于喷浆所用的砂浆或混凝土的黏结强度相对较低，喷射到已锈蚀的金属网表面不宜附着且日久易脱落［2］，导致支护效果不佳;(2)架设“U”型棚进行支护，对于回风兼轨道运输的主巷道，巷道跨度比较大，巷道压力大，棚梁变形快，棚腿受侧压影响容易变形脱落，支架稳定性差，支护强度低［3］。由此可见，传统的巷道维修方法已不能满足矿井服务大巷的正常运输和安全使用要求，亟需采取一种稳固、可靠、长效的加固维修方式进行巷道维修。

2 维修巷道原始条件

兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿西部回风巷(63下04胶顺口以北150m段)位于3下煤层当中，断面为半圆拱形，锚网喷支护，担负着回风、行人和轨道运输的任务。北临63下04面采空区，南邻53下05面采空区，受采动影响，顶板和帮部压力非常大。

在2010年3月22日53下05面停采以后，此段(63下04胶顺口以北150m段)西部回风巷道已经无法进行正常的通风、运输和行人，巷道顶板和帮部压力增大，围岩松动破碎，顶板出现大面积的开裂、离层甚至脱落、墙裙脱落，整个巷道已经完全变形。具体巷修位置见图1。

图1 巷修平面位置图

3 巷道维修的施工方法

矿井重要巷道的维修，一般采用锚网喷支护，当顶板和帮部严重破碎，无法打眼或用锚杆、锚索锚固时，采取架棚支护(采用工字钢架棚支护时，是用棚子的支撑力及围岩自身的支撑力来抗衡围岩压力，以达到新的应力平衡状态［4］。)的方式进行巷道维修。对于要满足正常的回风、运输和行人要求的大巷，锚网喷支护是最好的支护方式，但锚网喷支护维修后的巷道往往在矿压的持续作用下支撑不了几个月又会严重破损，那么如何巩固巷修的成果就成为亟需解决的问题。

通过对维修以后的巷道注入一种高分子材料可以使得破碎的煤岩体粘结成一个整体，使矿压均匀分布在整个巷道断面上，从而增强了整个巷道的抗压性和耐压性。煤岩体化学注浆加固就是利用化学浆液来充填和固结围岩(或煤层)的裂隙面，提高围岩整体性，充分发挥煤岩体自身承受能力，保持围岩稳定，参与巷道围岩内应力平衡［5］。而RF固邦特高分子材料就具有使巷道煤岩体粘结成一个整体、且抗压和耐压的特性，所以采取这种加固材料对锚网喷支护维修后的巷道进行加固。

4 RF固邦特注浆材料支护机理和材料特性

RF固邦特加固材料是由A、B两种材料组成的高分子复合材料。该材料具有很强的粘合力和很好的机械流动性能，能将破碎煤(岩)体粘合成为整体，材料粘结强度高，与煤壁附着力强［6］。压注到巷道顶板和帮部后能很快的将破碎的煤(岩)体粘合成为一个整体，形成一个稳定的受力圈，且受力挤压时有一定的回弹性，使得巷道单位面积的巷道顶板和帮部平均受力减少，从而增强了巷道的整体承压性。

RF固邦特具有良好的柔韧性，耐冲击、抗疲劳;具有抗老化性及耐酸、碱、水性好;粘度较低，渗透流动性好，能很好地渗入煤层或岩层细小的裂缝中;适宜环境温度范围广，能在不同环境温度下固化，固化后强度高，不开裂，不脱落;含挥发性溶剂，不产生任何毒气;A、B料配比可调，硬化时不收缩，两种材料按重量的配比为1∶1;反应时间(在23±2℃条件下)根据A、B两种料的稀释度在30～300s范围内可调;膨胀倍数:不遇水时1～2倍，遇水时10～15倍;成品抗压强度大于50MPa，粘结强度大于10MPa。

5 施工工艺

5.1 钻孔布置

每排钻孔为3个(在巷道同一断面上的顶部和两帮各布置一个钻孔)，排距为3m，孔深1m，具体布置如图2所示。1，3号孔垂直巷道两帮，2号孔垂直巷道顶板。

图2 钻孔布置图

5.2 注浆液管

注浆液管选用Φ15mm的薄壁钢管，封孔器后端头连接长度为200mm、Φ15mm的薄壁钢管。

5.3 封孔

封孔采用Φ42mm的封孔器封孔，封孔器长度500mm，封入孔中长度为400mm，封孔器与孔口之间用锚固剂或速凝水泥封实、封牢，封孔30min以后即可开始注浆。下封孔器前必须把钻孔内破碎的煤矸或煤粉吹净，防止封孔器与煤壁间挤压不严造成漏液。

缺血性股骨头坏死是患者股骨头出现局部血供受损或中断，导致其骨髓成分以及骨细胞死亡，难以正常修复，且存在骨内压水平升高的一种骨坏死[3-4]，主要在中青年人群中发病[5]，可使得患者的股骨头相关结构发生改变，之后股骨头塌陷，最终患者需要接受人工髋关节置换术治疗[6-7]。因此，加强缺血性股骨头坏死患者的有效治疗来对其疾病进展控制，十分必要。

5.4 注浆设备及工艺流程

材料、设备准备到位以后，把Φ19mm的压风管路和Φ10mm的供水管路通过专用U型销连接到注浆泵上，同时用Φ10mm的两根胶管与注液枪用专用U型销连接，然后把注液枪通过一根Φ10mm的胶管连接到需压注的封孔器上。采用ZBQS－12/ 10C气动双液注浆泵压注，该泵以压缩空气为动力源，气缸和注浆缸具有较大的作用面积比，以较小的气压便可使注浆缸产生较高的注浆压力，将浆液输送到注液钻孔及煤岩裂隙内。

ZBQS－12/10C气动双液注浆泵的性能参数:

工艺流程图如图3所示。

图3 施工工艺流程图

用注浆泵进行注浆，开始的5min内要缓慢加注，以免浆液从巷道裂缝中漏出，5min以后适当增快注浆速度。当孔内压力增加到8MPa时，应立即停止并换孔压注，不得过量压注，以免注坏煤体。换孔注浆前要首先用注浆液冲洗注浆管路和注液枪约15s，防止注浆液在注浆管和注液枪内凝固、膨胀，从而堵塞管路，然后再把注液枪连接到另一个注浆孔里的封孔器上，用专用U型销连接牢固，并开始注浆。注浆结束后立即用机油清洗注浆泵、注浆管路和注液枪，直至注液枪里喷出的机油内不含注浆液为止，施工过程如图4所示。

图4 施工过程图

5.5 注浆施工方法

1号、3号钻孔每孔注3桶，2号孔注6桶，每排压注12桶(1吨固邦特加固长度约为10m，1吨=40桶)，实际注料情况应根据现场确定，发现巷道裂缝漏料严重的要立即停泵换孔。

(1)将注液泵垂直放置在安全、无通车影响的地点，并固定好防止歪倒。切勿拖拽软管移动注液泵;软管勿置于运输区域、锋利边缘、运动部件和高温表面;有压力供应时切勿移动注液泵。

(2)管路连接前先将管口擦拭干净，然后开气吹净管路内的杂质，再进行连接，以保证气源的清洁;保证各部件安装正确可靠，无损坏和失灵情况，并将进气阀门开启一个小角度。

①观察油雾器中是否有足够的润滑油(32#机油即可)，并使油雾器上的供油开关开启一个合适角度(大约20滴/min)，严禁油雾器无油工作。

③观察各部位是否工作正常，各连接接头有无渗漏;当泵满负荷工作后，再将进气阀门开到最大。

(3)加固材料进入施工场地后应按照说明要求分类整体存放;在使用时若有轻微分层，应搅拌均匀后再进行配比混合。A料用A缸，B料用B缸，不可混淆(A、B缸的区别在于:A缸的滤网细，用于注粘度低的浆液，B缸的滤网粗，用于注粘度高的浆液)。

(4)注浆前，要先用机油清洗注液缸和注液管路(或根据浆液情况采用专门的清洗方式)，同时检查注液缸与注液管路的密封及畅通情况。

(5)不要使注液泵长时间空载或轻载高速运行，以免损坏活动部件。气源压力不得超过0.7MPa。泵的最大工作压力一般不超过10MPa，使用温度不超过80℃。

(6)停止注液后要立即用机油清洗(或采用专门的清洗方式)，一定要严格遵守操作规程清洗，将残余浆液彻底清洗干净。因配备吸液滤网及滤网罩，故清洗完泵后，一定要旋上滤网罩，防止污物、水及空气进入注液缸。

(7)注液中要时常观察出液压力表;各浆液的混合比;泵活塞的运动速度。随时观察料桶，看吸液比例是否正确，比例不对时，将吸液速度快的注液缸的进液管处阀门关小些或把吸液管折一下，增加吸液阻力，从而减缓吸液速度快的进液管路的吸液速度。如上调整后吸液比例仍不对时，就要考虑是否有的注液缸有内泄漏，并观察各出液压力表(正常时压力表有波动，但不会有回零现象)，如果压力表有回零现象，则表明该注液缸可能有内泄漏，需更换注液缸密闭及进液管路密封。

6 应用效果

注液过程中发现RF固邦特加固材料能很好的渗入到顶板和帮部破碎、开裂的煤体内，扩散半径约为1.5m～2m。注RF固邦特6个月后对注浆地点的150m范围内的巷道顶板和帮部进行观察，未发现顶板或帮部有开裂或喷浆皮脱落的情况，巷道整体形状保持良好，充分满足了回风、行人安全和轨道运输安全的要求。下表为巷修施工前、巷修后不注浆6个月后和巷修后注浆6个月后的巷道现状的对比，可以更直观的反映出RF固邦特加固材料的施工效果。

表1 巷修后不注浆巷道和注浆巷道的巷道尺寸变化对比表

7 结语

RF固邦特加固材料在施工过程中无刺激性气味、无毒、无腐蚀性，且反应热量低，具有良好的机械流动性、柔韧抗压性，适用于严重破碎的煤体及松软岩体，粘结强度高、与岩体附着力强、渗透性好等。此技术对于矿井巷道维修中加固锚网喷巷道的顶板和帮部，维护巷道整体稳定性，提高巷道较长时间的稳定性，解决巷修频繁问题具有积极的作用。

［1］游元波，王宏，刘培喜.固邦特粘结加固顶板技术在新查庄矿的应用［J］.煤矿现代化，2010(1):21－22.

［2］贾宏俊.煤巷锚网防风化喷涂材料性能的实验［J］.煤炭科学技术，2008(11):33－34.

［3］唐彦森，郭志强，王银发，等.U型钢梯形棚与三心拱棚联合支护技术的应用［J］.中州煤炭，2010(5):72，76.

［4］施德军，肖青林，马国臣.架棚支护巷道的卸压支护及锚、带加强支护实践［J］.煤矿支护，2007(3):26－27.

［5］李顺峰.化学注浆加固技术在断层冒落带的应用［J］.煤炭工程，2007(11):60－61.

［6］刘玉鼎，孙圣明.固邦特加固技术在断层带停采撤面前的应用［J］.煤矿现代化，2010(4):38，41.

RF Gubangte Reinforcement Material Application in Mine Roadway Repair

WANG Jian－guo，SHEN Di，XU Bo

(No.3 Coal Mine，Yanzhou Coal Mining Company Limited，Jining，Shandong 272169，China)

with the continuous deepening mining and mining life extension，and some mining influence;it makes some major service roadways abscission level，cracking，shedding，ordinary bolting net support not be sustained and repairing tunnel frequently.In order to solve these problems，based on the detailed investigation and the actual roadway service requirements of field environment，using RF reinforcement material sticking and reinforcement technology for Jining No.three coal mine west wind lane＇s top and side repair construction，making easy shedding roof bonded with coal rock body，mine pressure is evenly distributed on the whole section of the tunnel，eliminating the mine tunnel roof caving and rock falling caused by the pressure concentration，give reference to similar mines for their roadway repair.

tunnel repair;solid punt;reinforcing materials;grouting;bond

TD35

B

1009－3842(2012)05－0045－04

2012－07－25

王建国(1984－)，男，安徽亳州人，从事煤矿技术管理工作。E－mail:wjg520521@163.com