罗克休与马丽散在斜井过含水流沙层冒顶处理中的应用

梁林 LIANG Lin

（黄陵矿业有限公司一号煤矿，黄陵 727307）

（Huangling Mining（Group）Co.，Ltd.No.1 Coal Mine，Huangling 727307，China）

1 工程概况

黄陵一号煤矿位于陕西省黄陵县城西北约25km处，距店头镇1.5km。井田走向长12～24km，倾斜宽11～16km，面积约209.85km2。矿井四号风井位于工业场地东北方向约11.5km处，四号风井地表被第四系松散层掩盖，属掩盖至半掩盖区，仅在沟谷中有基岩裸露。地下水运移受区域地下水的控制，显示一定的成层性特征。四号风井进风、瓦斯、回风斜井平行布置，井筒间距40m，倾角均为-20°。2013年11月四号风井瓦斯斜井在穿过含水流沙层时，顶板多次来压，出现顶板冒落现象，冒落范围为40m（标高+1113m）至72m（标高+1102m），冒落高度约为6.5m，冒落体积约为936m3，导致无法正常掘进，需充填加固冒落区顶板后，方可继续掘进。

2 充填方案

根据四号风井地质条件特征泡沫与马丽散N型材料术部特性，从而确定选用马丽散N型密闭空气、阻隔导水通道、粘结松散围岩，罗克休泡沫充填冒落区的方案。充填材料的技术特性如下：①罗克休泡沫。罗克休泡沫产品是一种双组分中空充填材料。具有高膨胀率、中空充填用量小，泡沫反应迅速、不需要防漏支架等优点。施工中将树脂和催化剂按4:1的容积比混合生成罗克休泡沫（聚合产品）。技术参数:反应时间为1min，膨胀倍数10-15倍，10%变形时抗压强度为100kPa-300kPa，燃烧等级为高难燃性材料。应用领域：密闭、中空充填和顶部支撑，在巷道内或工作面快速堵截并终止煤岩层塌落。②马丽散N型。马丽散N型是由两种组份组成的聚亚胺脂，用于松散破碎地层的加固和水流的封闭。具有高粘合力和较好的机械性能，并可保持与巷道或者工作面一致的寿命。马丽散N型的力学试验显示其拥有良好的柔韧性可以受随后的地层运动，最大粘结强度达到6.2MPa，最大抗压强度达到89.2MPa，最大抗拉强度达到29.5MPa，最大抗剪强度达到31.0MPa。应用领域：加固裂隙和不稳定地层；密实地层；岩石加固。

3 施工工艺

根据四号风井地质条件及斜井支护形式确定先架设U型钢棚，钢棚上充填板皮保证巷道成型，钢棚下支设木垛保证安全，后充填马丽散N型、罗克休泡沫，最后浇筑钢筋混凝土进行永久支护。

3.1 架设U型钢棚 注浆充填前，在冒落区下方从外向里架设U型钢棚并铺设木质地板，U型钢棚间距为0.5m，U型钢棚上方充填板皮，保证巷道成型、阻挡冒落区顶板掉矸；U型钢棚下方支设木垛接底，每层六根道木支设成“田”字形木垛接到底板背实，在道木与道木间采用扒钉连接，从而防止U型钢棚歪斜，确保施工安全。

3.2 充填冒落区 注浆充填冒落区。注浆孔布置示意图如图1所示。注浆充填步骤：①将注浆管路铺设至充填区；②安装多功能注浆泵（其主要技术规格与技术参数如表1所示）及其附属组建，固定注射枪；③注浆开始。在多功能注浆泵压力作用下，产品原料通过吸料管进入输送管输送至注射枪中，注射枪通过注浆孔充填冒落区域；④注浆孔充填结束时，停止注浆充填；⑤换孔注浆充填，重复②-④步骤；⑥注浆充填完毕后，用清洗剂清洗多功能泵及其附属组建。

图1 注浆孔布置示意

表1 多功能注浆泵主要技术规格与技术参数表

3.3 浇筑钢筋混凝土 含水流沙层冒落区每注浆充填5m，主体浇筑钢筋混凝土进行永久支护，主筋为Φ20，副筋为Φ18，结构筋为Φ10，混凝土抗渗等级为P8，混凝土厚度为450mm。混凝土浇注时首先采用“一”字型风动振动棒振捣，必须保证两台振动棒在巷道两侧同时振动。底板采用横撑+联锁梁+钢筋混凝土进行永久支护。

4 施工注意事项

①作业人员配齐必备的劳动保护用品，在注浆期间，身体要避开注浆孔口，按照设计要求施工注浆孔，孔间排距、角度及深度应准确，以保证注浆孔质量。

②确保施工现场持续稳定（0.4MPa-0.7MPa）的风源。

③注浆充填过程中若发现响声、压力骤增等异常情况，要立即停泵，查明原因后及时处理异常情况。

④准备清洗剂、水和火碱，注浆后及时清理多功能能泵及其附属设备。

⑤准备棉纱及旧风筒布，减少原料顺缝隙流出量。

⑥值班干部及当班班长应注意检查各项安全工作，发现问题及时处理。

5 应用效果

①采用罗克休泡沫与马丽散N型充填方法，使四号风井瓦斯斜井顺利地通过了含水流沙层冒落区，收到了预期的效果，保证了井筒正常掘进。

②罗克休泡沫与马丽散N型充填方法安全系数高，操作方便，施工速度快。

③罗克休泡沫与马丽散N型充填方法可四季施工，且污染低；对施工地点要求低，只要有持续稳定风源即可。

④罗克休泡沫具有很高的膨胀率，以小用量达到最大的充填效果，从而经济合理。

6 结语

黄陵矿业有限公司一号煤矿四号风井瓦斯斜井采用罗克休泡沫与马丽散N型充填方法有效封闭了含水流沙层冒落区水流通道，加固了围岩松散破碎的结构，提高了围岩整体性、稳定性，保证了四号风井瓦斯斜井安全顺利快速地通过了含水流沙层冒落区，创造了良好的效益。

实践证明，罗克休泡沫与马丽散N型充填方法可以在含水流沙层、断层等围岩破碎区域、煤岩层加固等情况下推广应用。

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