罗克休充填冒顶区域在一号煤矿四号风井的应用

任超

摘要：本文介绍了一号煤矿四号风井冒顶区充填技术，此技术适应了我矿安全、高效的理念，也为我矿取得了一定的经济效益。

关键词：充填 抗压性 防火性

0 引言

黄陵一号煤矿四号风井在掘进过程中出现冒顶，冒顶处距离井口约30m处，风井宽6m、高5.8m，冒落段长约10m。我矿研究决定使用罗克休充填冒顶区域。

1 材料的技术性能

罗克休泡沫产品系一种由两种成分组成的用于空洞充填的注射产品，它能有效密闭空气和瓦斯，并对断裂程度高的地层具有加固作用。罗克休泡沫充填需通过泵（1台）和混合枪（1支）配合完成。容积以4：1混合树脂和催化剂相互反应形成泡沫，体积迅速膨胀，达到原体积的15倍。膨胀后几分钟内，罗克休泡沫快速硬化。罗克休系高难燃材料，只有当温度达到450℃才会着火，燃烧氧气指数可达到36%，膨胀硬化后其承受的压力为2.5kg/m2，其良好的抗压和抗静电性能以及快速膨胀能力和较高的膨胀率，是其填充效果的有效保障，并且经济、实效。另外，罗克休泡沫材料所具备的高耐火性能，也决定其同样适用于地下热源的密闭以及地下矿井的防火。

适用范围：密闭、中空充填和顶部支撑、在一定范围内构筑防火墙、在巷道或工作面终止岩石塌落、快速堵截。

优点：膨胀率高，无需过多的中空充填；泡沫反应迅速、无需防漏支架，相对于岩层运动来说具有良好的抗压性能；不蔓延火焰，可作为有效的防灭火措施用于巷道施工中。

其注浆过程是通过多功能泵来完成的，其体积小、重量轻（100kg），动力来源为4-7kg的风压，输出压力达170kg。

2 产品特点及优越性

2.1 高度成品化 罗克休泡沫产品系高分子反应材料，用25～29kg塑料桶分装，即开即用，便于运输和施工。

2.2 运输量小，经济效果明显 设备和原料运输便捷，能一次到位，不需要专门的设备和铺设管路。

2.3 施工无季节限制，无污染 罗克休泡沫对施工地点要求低，只需有风源即可，该材料反应后生成惰性泡沫。

2.4 施工设备简单，易操作 注射罗克休泡沫需要混合枪1支，专用泵1台。设备简单轻便，专用泵仅重110kg外形尺寸为1.42m×0.52m×0.52m，操作简单，只需0.4-0.7

Mpa压风动力即可。

3 施工方法

在风井冒顶区域顶部每排布置三个充填注浆孔（两边孔距离中间孔为2m），孔排距为2.5m，深度根据布置孔位置至冒顶区顶部高度而定（如右图）。

步骤：①按要求下好注浆管路；②把注浆管路下入注浆充填区；③把多功能泵及其附件组装好并把注射枪固定牢固；④注浆时，先在树脂和催化剂桶中插入吸料管，活塞在气马达的作用下运动，由于压力的作用，原料经过活塞进入输送管，输送到注射枪内，通过注射枪注入充填空间；⑤当该孔注浆结束时，停止注浆；⑥换孔注浆。注浆完成后，用清洗剂清洗多功能泵和附件。

4 效益分析

4.1 提高了围岩的稳定性 罗克休泡沫材料含有树脂和催化剂，将其注入煤岩层后仅需几秒即可发生化学反应，生成具有高膨胀率的聚酯类产物，这种材料在围岩松动圈裂隙中快速膨胀，能够将松散的矸石粘结为一体，使得围岩恢复原有的抗压能力，提高其整体性能。注浆两个月后观察围岩的变化，未发现破碎或变形的岩体。

4.2 确保了施工人员的安全 冒顶区多为破碎性岩体，顶板断裂，仅凭人工监护顶板危险系数大，人员安全缺乏保障。用注射罗休克泡沫代替人工监护，不仅能将破碎的顶板和岩体快速粘结，而且无需施工人员在冒顶现场实时监护，因而在一定程度上避免了人员伤亡。将罗克休泡沫注入裂隙岩体中，大大改善了围岩的破碎状态，冒顶事故得到了有效控制。

4.3 降低了劳动强度 按照常规的做法，通常采用架棚、穿梁、打木垛法或采用锚杆、锚索支护法来加固冒顶区，这些加固措施的作业环境差，工作任务繁重。而通过罗克休材料加固围岩，不仅工序简单，而且工作量小，劳动强度低。

4.4 加快了施工速度 将罗克休注入裂隙围岩中只需几秒钟即可迅速发生反应，并快速硬化，作业时间短，不会对后续工序产生大的影响，适用于隐患部位的“急救”处理。

4.5 主要缺点 通过罗克休加固裂隙，相比于一般的加固措施来说造价较高。而且罗克休材料中所含的树脂、催化剂能够轻微腐蚀人体皮肤，因此要求作业人员必须佩戴防护用具，并且要谨慎操作，以免伤及人身。

5 结语

综上所述，罗克休具有良好的抗压能力，且操作简单，适应性强，有很好的防火性能，灵活机动，快速及时，高效等优点，是比较适合冒顶区域充填工作的材料。因此，利用罗克休的各项优点服务于矿井建设，有很好的推广价值。

参考文献：

[1]张顶立，何佐德.综放工作面端面冒顶机理及控制[J].湘潭矿业学院学报，2001（03）.

[2]董立红，刘社育.综放工作面端面顶煤破坏机理及冒顶治理[J].煤炭科学技术，2008（02）.

[3]王勤芝，张志新.浅析巷道冒顶的原因及预防措施[J].煤矿开采，2001（04）.