新型高分子注漿材料的實施及設備的改造

汪曉秋

（鶴崗市南山礦，黑龍江 鶴崗 154104）

新型高分子注漿材料的實施及設備的改造

汪曉秋

（鶴崗市南山礦，黑龍江 鶴崗 154104）

運用新型高分子注漿對破碎頂板進行超前加固時，要針對井下特殊環境，改造原設備以適應新型高分子注漿設備，有效地控制破碎頂板的抽冒，為架設永久支護提供安全的作業環境，實現了施工工藝簡單和技術經濟效益良好的目標。

新型高分子聚合材料；超前加固；封孔器；多功能注漿泵

1 概述

南山礦是生產能力300萬t/a的礦井，采用立井集中石門、分區石門、上下山開拓方式，主采18層和15層煤，煤層賦存穩定，18層平均煤厚15m，15層煤厚12 m，煤層節理裂隙發育，工作面回采使用綜合機械化工藝，采準巷道，掘進采用機掘或炮掘方式，支護形式為大斷面錨網支護或頂板破碎時架棚支護。

2 問題的提出

掘進一區施工的盆底區15層南翼一分段綜放面底板層回風道，因為此面頂板已回采，鄰區西二區15層五分段已全部回采，受采動影響，在施工中多次出現抽冒頂（4～5 m）迎頭滯后多處出現CO點，掘進十分困難，作業人員安全受到嚴重危脅，直接影響正常進尺和安全。針對這一情況，提出了注高分子聚合物瑞米加固Ι號，但受井下制約，其設備不能正常使用；為此，結合井下實際情況對封孔器、多功能注漿泵進行改造，取得了顯著的效果。

3 注瑞米加固Ι號的加固機理

瑞米加固Ι號屬于新型高分子注漿材料，它是由兩種成份組成的聚亞膠產品，具有高度的粘合力和很好的機械性能；將其注入煤層時，這種低粘度混合物液體可在幾秒鐘內滲透到煤層細小裂縫后，開始發生膨脹和粘結，有效地加固圍巖松動圈，提高了圍巖的整體承載力，有利于控制巷道頂板的抽冒。

4 注瑞米加固Ι號的施工工藝

注瑞米加固Ι號的施工工藝：打眼→埋設注漿管→安裝封口器→用高分子壓膠管連接注射槍和注漿泵→將兩根吸管分別插入裝有樹脂和催化劑的桶內→開泵注漿→沖洗機具→停泵→拆卸注射槍。

5 所用設備的改造

5.1 封孔器的改造

掘進一區在施工的（盆底區15層南翼一分段）綜放面底板層回風道，由于圍巖淺層破碎，使用原封孔器無法封孔，加固工作無法實施；根據現場實際情況反復研究，自制了新的淺孔封孔器，一次性試驗成功，使得無法實施的淺層煤體加固工作得以完成，加固效果良好。其原理是：采用φ3“（三英寸）鐵管長650 mm，在端頭150 mm處，加一抗壓強度大于10 MPa的鋼板（長200 mm×寬200 mm×厚8 mm）在鐵管尾端加一能調節的頂絲，通過頂絲的調節將自制封孔器固定。注料前，將端頭150mm用布纏好后頂入注膠孔，注膠給壓后由擋板將150 mm端頭及布擋住，這樣，注入的膠液將150mm的端頭及布凝結，膠液就不能流出，起到了淺孔封孔的作用，堵水工作得以完成，取得良好效果。淺孔封孔器的結構見圖1。

圖1 淺孔封孔器結構圖

5.2 多功能注膠泵的改造

我們井下使用的多功能注膠泵，其缸體內的活塞密封圈是易損件，施工中經常要更換密封圈，每次換完密封圈后，只能在缸體外緊固圓形球托，緊固后漲出的密封圈在安裝時極易卡壞，施工時會出現漏料進料不均現象。針對這一情況，反復研究，對其圓形球托進行改進，我們采用了六棱形球托，就可將更換后的密封圈放入缸體內，而六棱形球托在缸體內就可以緊固了；緊固時漲出的密封圈在缸體內就不會損壞，延長了密封圈的使用壽命，控制了（因密封圈損壞造成）膠料漏料的浪費和進出料不均勻得問題。

6 技術改造的效益

通過對封孔器和多功能注漿泵的改造，我們采用瑞米Ι號加固頂板，完全代替了打木穿楔、打錨桿穿楔、注水泥漿等加固頂板，未用瑞米加固前，因抽冒嚴重、無法實現正常循環進尺，進尺為0.5 m左右，每循環前要先打錨桿穿楔，并打木穿楔護頂，制約了正常進尺，但抽冒并沒有得到有效控制；注馬麗散1.5 h后，就可正常掘進，進尺為1.0 m，不需采取其它措施。注瑞米加固Ι號前，每天進尺為3 m，注瑞米加固Ι號后每天進尺可保6 m，在頂板破碎的情況下，實現了快速掘進。

瑞米加固Ι號是新型的化學加固材料，其內有樹脂和催化劑成份，注入煤層幾秒種后，化學反應生成的聚亞膠脂產品開始膨脹，對圍巖松動圈裂隙進行充填，對破碎松動的煤體進行粘結，使之成為整體，改善了破碎圍巖狀態，提高了圍巖的穩定性和抗壓能力；抽頂4m高的施工現場，經注瑞米加固Ι號，頂板狀態良好，正常打眼放炮，未發生冒頂現象，加大了作業人員未進入支護前架棚出貨時的安全系數，杜絕了頂板的抽冒而出現的CO點，因而，經濟效益和社會效益都是十分顯著的。

7 結束語

實踐證明，采用瑞米加固Ι號注漿加固破碎頂板技術，能及時地改變圍巖的松散結構，提高了煤體的整體強度，提高了施工的安全可靠性，從而提高了掘送速度，保證了工作而的正常接續，它是多年來困擾煤礦因煤層破碎巷道出現抽、冒的一劑良藥，在煤炭生產的其它環節（例如：采煤工作面片幫，冒頂兩端頭維護）都可采用該技術進行治理。因此，我們通過對相應設備的改造，使在井下特殊條件下無法實施的新型高分子注漿材料得到廣泛推廣，保證了巷道掘進的安全性，為礦井的進一步發展奠定了堅實的基礎。

Abstract:When broken roofs were pre-reinforced with new polymer grouting materials,given the special environment in the mine,we reformed the original equipments to suit the new materials.The study shows that the local caving of broken roofs was effectively controlled and the safety of working environment for building permanent support was ensured.And simple construction technique and technical-economical benefits are realized.

Keywords:new type;polymerization;pre-reinforce;bore-enveloping;multi-functional injecting pump

編輯：劉新光

Implementation and Equipment Reformation of New Polymer Grouting Materials

WANG Xiao-qiu
（Nanshan Mine in Hegang City,Hegang Heilongjiang 154104,China）

TD265.4

A

1672-5050（2010）04-0072-02

2009-11-18

汪曉秋（1963—），女，黑龍江鶴崗人，大專，工程師，從事煤炭采掘技術工作。