楊圣玉

【摘 要】大采高綜采具有很大的優(yōu)勢，已成為淮北礦業(yè)許疃礦綜采主要發(fā)展方向。我們回采的7219工作面是許疃礦乃至淮北礦業(yè)迄今為止最大的大采高綜采工作面，我們通過對煤壁注馬麗散進(jìn)行加固，很好地解決了大采高掉頂片幫的難題，對指導(dǎo)以后的生產(chǎn)尤其大采高頂板管理具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】大采高；馬麗散；片幫；掉頂；加固

7219工作面位于81采區(qū)上山南翼第5階段，北到81采區(qū)上山保安煤柱，南及東均到81采區(qū)邊界，西至7217工作面（尚未準(zhǔn)備）。地面標(biāo)高+25～+25.6，工作面標(biāo)高-429.8～-474.2。72煤層屬于二疊系下石盒子組，上距71煤層間距0.7～1.6m，北端分岔，本工作面絕大部分處在合并區(qū)。煤層底部發(fā)育一道厚0.2m煤線，一般距72煤層1.6m左右。72煤下距82煤層間距11.7～15.78m，平均14.4m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般含兩層夾矸（總厚平均0.4m）。煤巖特征：黑色，玻璃光澤，半暗型。72煤層主要以FM為主，煤質(zhì)，以中等揮發(fā)份為主的低灰，強(qiáng)粘性，酸性灰渣，以塊狀和碎粒狀為主。工作面采用單翼走向長壁式采煤法，后退式回采，自然垮落法處理采空區(qū)，走向長度420m，采長168m，面積70560m2，平均采高5m，循環(huán)進(jìn)度為0.8m。

由于該面是我礦的第一個(gè)大采高工作面，在實(shí)際回采中工作面部分區(qū)域由于遇到地質(zhì)構(gòu)造出現(xiàn)了煤體較為酥軟、頂板破碎易冒落、支架支護(hù)頂板差的情況。為保證回采工作的順利進(jìn)行，經(jīng)礦領(lǐng)導(dǎo)研究決定，采取向工作面煤體注馬麗散的措施使破碎煤體膠結(jié)形成較為堅(jiān)固的整體，以使支架更加有效地維護(hù)頂板。

1.工作面注馬麗散前后情況

該面是2009年12月6號正式投入生產(chǎn)，注馬麗散前由于60架-96架頂板破碎，該段煤層片幫、漏矸、冒頂事故頻發(fā)，工作面基本每天都在重復(fù)著冒頂—維護(hù)—再冒頂—再維護(hù)的惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響了回采進(jìn)度。后來決定向工作面片幫、冒頂區(qū)域開始注馬麗散加固煤體控制頂板后，情況開始逐漸好轉(zhuǎn)，機(jī)組割煤時(shí)片幫明顯減少，煤壁基本能保持住被截割狀態(tài)，甚至出現(xiàn)難以截割的效果，頂板離層、漏矸也得到了有效控制。

2.馬麗散簡要介紹

馬麗散是一種低粘度，雙組分合成高分子—聚亞胺膠脂材料，用于松散煤體的加固和水流入口的封閉。其粘合力和機(jī)械性能極好，易與松散煤體產(chǎn)生高度粘合，能有效地加固和密封處理區(qū)域，提高松散煤體的整體性和受力性能。其特點(diǎn)是：

（1）粘度低能很好地滲入細(xì)小的裂縫中。

（2）極好的粘合能力，易與煤（巖）體粘合，又能增加煤（巖）體的機(jī)械性能。

（3）提高煤（巖）體的機(jī)械阻力和支撐力。

力學(xué)試驗(yàn)表明：松散巖體被馬麗散充填后平均單向抗壓強(qiáng)度為65.8MPa，塑性變形開始載荷值在150kN以上，平均凝聚力為10.2MPa。

馬麗散的使用范圍：加固裂隙發(fā)育和不穩(wěn)定地層；封閉水流入口；密實(shí)地層；巖石加固；錨桿的密封。

3.馬麗散作用機(jī)理

當(dāng)采用高壓灌注進(jìn)行堵水時(shí)，樹脂和催化劑混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或遇水產(chǎn)生膨脹，自身反應(yīng)或發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀密彈性體，當(dāng)它被高壓推擠，注入到煤巖層或混凝土裂縫（在高壓作用下可以使煤巖層的閉合裂隙張開），可沿煤巖層或混凝土裂縫延展直到將所有裂隙（包括肉眼難以覺察的裂隙及在高壓作用下重新張開的裂隙）充填。在封堵裂隙加固煤巖層時(shí)，煤巖層不含水時(shí)產(chǎn)品膨脹率也相應(yīng)變?。ㄅ蛎洷稊?shù)為2～4倍），高壓推力將馬麗散壓入并充滿所有縫隙，達(dá)到止漏目的，成品抗壓介于25～38Mpa；在遇水后（摻水）時(shí)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)反應(yīng)，發(fā)生膨脹，在膨脹壓力的作用下產(chǎn)生二次滲壓（膨脹倍數(shù)為20～25倍），高壓推力與二次滲壓將馬麗散壓入并充滿所有縫隙，從而達(dá)到止漏目的，成品抗壓介于15～25Mpa，可以說馬麗散是堵漏材料尤其是堵水材料中性能最好的一種。

4.注馬麗散的操作步驟

（1）鑿眼及鉆孔，在工作面頂板完好處利用風(fēng)煤鉆向頂板破碎處以45°仰角打注漿孔，孔深6m、直徑27mm，注漿孔打設(shè)一個(gè)布置一個(gè)，埋設(shè)注漿管，循環(huán)進(jìn)行。

（2）注漿孔施工完畢，埋入專用注漿管，孔內(nèi)1.5m-1.8m處安裝封孔器進(jìn)行封孔，在注漿前根據(jù)注漿需要安裝閥門和連接短節(jié)，與注漿泵出料管連接，準(zhǔn)備注漿。

（3）在注漿前按照設(shè)定的順序，先連接好注漿管路，接好壓風(fēng)，與注漿泵連接牢靠，把吸料管插入料桶進(jìn)行開泵注漿，注漿開始后注漿人員隨時(shí)觀察注漿情況，發(fā)現(xiàn)情況應(yīng)隨時(shí)處理。如需停泵時(shí)，按照先卸壓后停風(fēng)的順序進(jìn)行操作檢修。每孔注漿量以頂板返漿為準(zhǔn)，但不宜過大，根據(jù)現(xiàn)場情況及頂板裂隙隨時(shí)掌握注漿量。

（4）注漿時(shí)每孔間距1.5m左右，依次注好每一個(gè)孔眼所在范圍的偽頂及煤幫，然后按照上述步驟依次進(jìn)行下一步注漿工作，注漿孔也可以根據(jù)井下實(shí)際情況確定其孔距及深度和注漿位置。

（5）把多功能泵及其附件組裝檢查好并把注射槍固定住。

（6）開始注漿，把兩根吸料管分別插入馬麗散樹脂和催化劑桶中，活塞在馬達(dá)的作用下運(yùn)動，由于壓力的作用使原料經(jīng)過活塞進(jìn)入輸料管，輸送到注射槍里，通過注射槍注入地層，原料滲入裂隙，進(jìn)而快速反應(yīng)到加固的目的。

（7）停止注漿，用樹脂沖洗管路和混合槍。

5.馬麗散加固應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）若壓力過高，注漿速度過快，漿液會從鉆孔和封孔器之間，或煤（巖）裂縫中滲漏，應(yīng)根據(jù)施工區(qū)域煤（巖）體的松軟程度，合理控制注漿泵壓和注漿速度，給液體流動留有一定時(shí)間。

（2）確保注漿泵的動力源質(zhì)量，即風(fēng)壓足夠且供風(fēng)質(zhì)量良好，無水、顆粒等雜質(zhì)。若風(fēng)含水量高，容易淹注漿泵，造成中途停泵，致使注漿失敗，造成材料浪費(fèi)。

（3）注漿結(jié)束后，嚴(yán)禁用機(jī)械油以外的介質(zhì)如水等液體沖洗機(jī)具，或沖洗不徹底，造成堵管。

（4）施工人員在施工過程中，嚴(yán)禁皮膚直接接觸液體，以防傷害。

6.馬麗散加固的優(yōu)點(diǎn)

（1）操作簡單。與傳統(tǒng)的注漿方法相比，該方法易于操作，便于掌握，不需要專門培訓(xùn)即可實(shí)施，材料設(shè)備簡單，易搬運(yùn)，勞動強(qiáng)度低。

（2）安全可靠。由于設(shè)備簡單，施工中易于觀察，一旦發(fā)現(xiàn)故障便于處理。

（3）加固效果明顯。注漿后，原來比較破碎的頂板很快彼此粘合，上覆巖層的整體性提高，杜絕了漏頂事故的發(fā)生，為打錨索固定槽鋼，回撤工字鋼棚、腿及點(diǎn)柱等施工提供了安全保證。

（4）快速固結(jié)。馬麗散及催化劑液體在注入煤（巖）體后1.5～3h后固結(jié)，保證了正常的打錨索工序等施工，提高了工作效率。

（5）節(jié)省材料。注漿前不需要噴漿封閉頂板，若頂板非常破碎有大的裂縫，只需要棉紗等材料填堵即可，與傳統(tǒng)的加固方法相比每平方米降低成本達(dá)98元。

7.馬麗散存在的不足

（1）經(jīng)馬麗散加固的煤體異常堅(jiān)固，采用機(jī)械方法很難將煤破碎成合格的塊度，為選煤工作增加了不小的難度。

（2）馬麗散之類的聚氨脂泡沫，具有很強(qiáng)的刺激性氣味，有時(shí)整條巷道，甚至整個(gè)采區(qū)都會充滿強(qiáng)烈的氣味，使作業(yè)環(huán)境惡化。

（3）馬麗散是否會影響人體健康目前尚不明確。

8.結(jié)論

通過實(shí)踐證明，注馬麗散是一種應(yīng)用化學(xué)方法加固頂板的新技術(shù)，它能有效改善圍巖松散結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能，增強(qiáng)圍巖的整體強(qiáng)度，杜絕零打碎敲的頂板事故，無論從安全效果，還是從經(jīng)濟(jì)效益看，都比較優(yōu)越于其它加固破碎頂板方法，特別在沿?cái)鄬邮┕?、異常破碎帶等圍巖狀態(tài)極差的環(huán)境下應(yīng)用，效果更加明顯。但是其存在的不足也不容忽視，尤其是它是否會影響人體健康的問題，亟需從醫(yī)學(xué)上提供一個(gè)強(qiáng)有力的證據(jù)。