玛丽散、罗克休在处理大采高综采工作面特大冒顶事故中的实践应用

魏晓凯

摘 要：阳煤一矿S8310大采高综采工作面初采期间，由于工作面推进慢，煤层顶板结构复杂，直接顶强度小，加之初次来压矿压显现明显，工作面推进至距切割巷33m时，工作面煤壁处顶板多处出现冒顶漏矸。经研究商议，制定出暂停推进工作面，采用锚索锁口加固，同时从工作面正帮向冒顶区注罗克休、玛丽散，将其铸成实体从而起到加固顶板的施工方法。最终有效的增加了顶板强度，控制住了顶板，确保初采期间工作面的正常推进，取得了较理想的初采质量。

关键词：冒顶；玛丽散；罗克休；联合加固

1 概况

1.1 工作面概况

1.1工作面参数

S8310工作面走向长1084m，采长220m，煤厚6.41m，工作面地质储量210万t，可采储量182万t。

本工作面地面标高1156.5—1344.2m，工作面标高609.0—664.5m。

工作面老顶为灰色石灰岩，厚度11.4m，致密，坚硬，含二层泥岩；直接顶为黑色泥岩，厚度0.85m，黑色，致密，性脆；直接底为灰色泥岩，厚度0.95m；老底为灰白色细砂岩，厚度5.30m，坚硬，水平层理。

1.2 工作面设备配套情况

采煤机SL1000， 1台， 德国艾柯夫；液压支架基本架ZY12000—30/68D， 119架， 平顶山煤机厂；端头支架， ZY12000—22.5/45D， 7架；过渡支架 ZY12000—26/56D， 4架；刮板输送机 SGZ—1250/2×1000， 1部，宁夏天地奔牛；转载机SZZ—1350/525，1部；破碎机PLM4000， 1 台；自移装置ZY2700， 1，台；乳化液泵站GRB37.5/400， 4泵2箱， 英国雷波；喷雾泵站， 3泵1箱；支架电液控制系统， 1套，北京天玛；超前液压支架， 4架， 平顶山煤机厂；组合开关， 华宁组合开关， 2 台， 常州联力；乳化液自动配比装置， GDSZ2-00；胶带输送机， SSJ1200/2×315， 1部。

1.3 工作面矿压分析

初次来压步距20～40m，平均30m，初次来压阻力10000KN，周期来压步距18m，周期来压阻力6700KN，支承压力在煤壁前方20～35m。

2 冒顶发生过程

2014年12月份冒顶事故发生过程：

12月16日0点班，工作面推进至距切巷18m处，78～80架发生初次冒顶，冒顶高度2m。冒落下来的大量矸石压死工作溜，影响时间一天。

12月21日0点班，工作面推进至距切巷31m处，72～82架再次大量流矸，共造成两次冒顶流矸压溜事故，影响三天。

12月25日0，工作面推进至距切巷，33m处，点班冒顶区域已发展到3处，且区域面积较大。其中：26～33架，冒顶高度2m；74～100架，冒顶高度4～6m；108～120架，冒顶高度2m。工作面已无法正常推进。

3 冒顶发原因分析

1）客观原因：①老顶初次来压接近，矿山压力作用明显；②顶板条件相对复杂，直接顶为黑色泥岩，强度较低，容易破碎冒落，造成支架空顶。

2）主观原因：①生产过程中工程质量存在问题；②综采队存在认识问题，没有抓住问题的关键，未及时采取有效的生产措施；③现场组织不利；④支护质量存在问题；⑤综采设备停产时间长，矿压长时间作用于煤壁。⑥初采期间由于在大采高工作面采高控制方面没有经验，对顶板控制没有引起足够重视，对支架的自动补液功能认识不到。

4 冒顶处理技术方案

事故发生后技术部门先关人员现场勘查，研究制定了锚索加固、灌浆联合应急处理方案：首先在顶板破碎区域5m范围内打锚索锁口，防止冒顶区域扩大；其次封闭在冒落区，打眼注填充剂（罗克休），充实后再注胶（玛丽散）构置假顶。

灌浆材料及实施方法

①玛丽散、罗克休技术数据（表1、表2）；

表1 玛丽散技术数据（25°） 表2 罗克休技术数据（25°）

基本成分 树脂 催化剂 基本成分 树脂 催化剂

混合比例（体积比） 1 1 反应时间 5 2

最初粘度/mpa s-1 250 250 膨胀率/倍 25—30 25—30

开始反应/s 0.45 0.4 开始反应/s 0.45 0.4

发泡结束 1.25 1.06 10%变形压力/Mpa 0.1—0.2 0.1—0.2

膨胀比/倍 2 10—25

压力/Mpa >10 3

粘合力/Mpa >1 1

②工艺流程：即冒顶区周围加固→冒顶区棚顶、封闭→打眼→安装注浆管、封口器→注浆→清洗设备 、 。

5 施工效果

经过2天灌注施工，共计消耗注玛丽散1878桶； 罗克休 251桶。煤壁顶板维护效果明显，支架接顶效果良好，工作面于12月27日动刀，28日开始正常推进，单日推进7m，工作面顺利通过冒落区。采用罗克休泡沫和马丽散充填加固高冒区具有突出的综合效益：

（1）提高了围岩的稳定性

罗克休泡沫和马丽散含树脂和催化剂两种组分，注入煤岩层几秒钟后，化学反应生成的聚酯类产物膨胀，对围岩松动圈裂隙进行充填，对破碎松散的矸石进行粘结，使围岩形成整体结构，提高了围岩的稳定性和抗压承载能力

（2）保证了施工人员的安全

冒顶区顶板及围岩较破碎，冒落处顶板不稳定，凭经验靠人工监护顶板，安全威胁较大。而注射罗休克泡沫、马丽散后，顶板碎岩胶结较好，施工人员无需站在冒顶区施工，从而保证了施工期间工作人员的安全。注射罗克休泡沫、马丽散后，破碎状态得到改善，未发生冒顶现象。

（3）降低了劳动强度

常规处理冒顶的方式为架棚、穿梁、打木垛法和锚杆、锚索支护法，这些方法工作量大、施工环境差。采用注射罗克休和马丽散加固，施工时操作方便、劳动强度低。

（4）加快了施工速度

羅克休、马丽散反应迅速、硬化时间短，保证了充填加固工作的快速性，可用于隐患“急救”处理，不影响其它施工任务。

6 结 论

实践证明，罗克休、玛丽散充填高冒巷道是一种安全、高效的化学充填、加固冒顶区技术。应用该技术，不仅能及时有效地充填、加固高冒区，而且通过其浆液在裂隙中的扩散、膨胀而封堵围岩裂隙，从而防止围岩进一步弱化、冒落，提高冒顶区围岩的稳定性，有利于提高施工的安全可靠性。该技术的工程实践证明，此项技术处理大冒顶事故具有施工简单、安全可靠、劳动强度低、支护效果好等良好的综合效益。

参考文献

[1] 王金华.我国大采高综采技术与装备的现状及发展趋势 煤炭科学技术 2006

[2] 刘小平等.采用灌注工艺处理综采工作面贯通时冒顶实践 神华技术 2010