瑪麗散、羅克休在處理大采高綜采工作面特大冒頂事故中的實踐應用

魏曉凱

摘 要：陽煤一礦S8310大采高綜采工作面初采期間，由于工作面推進慢，煤層頂板結構復雜，直接頂強度小，加之初次來壓礦壓顯現明顯，工作面推進至距切割巷33m時，工作面煤壁處頂板多處出現冒頂漏矸。經研究商議，制定出暫停推進工作面，采用錨索鎖口加固，同時從工作面正幫向冒頂區注羅克休、瑪麗散，將其鑄成實體從而起到加固頂板的施工方法。最終有效的增加了頂板強度，控制住了頂板，確保初采期間工作面的正常推進，取得了較理想的初采質量。

關鍵詞：冒頂；瑪麗散；羅克休；聯合加固

1 概況

1.1 工作面概況

1.1工作面參數

S8310工作面走向長1084m，采長220m，煤厚6.41m，工作面地質儲量210萬t，可采儲量182萬t。

本工作面地面標高1156.5—1344.2m，工作面標高609.0—664.5m。

工作面老頂為灰色石灰巖，厚度11.4m，致密，堅硬，含二層泥巖；直接頂為黑色泥巖，厚度0.85m，黑色，致密，性脆；直接底為灰色泥巖，厚度0.95m；老底為灰白色細砂巖，厚度5.30m，堅硬，水平層理。

1.2 工作面設備配套情況

采煤機SL1000， 1臺， 德國艾柯夫；液壓支架基本架ZY12000—30/68D， 119架， 平頂山煤機廠；端頭支架， ZY12000—22.5/45D， 7架；過渡支架 ZY12000—26/56D， 4架；刮板輸送機 SGZ—1250/2×1000， 1部，寧夏天地奔牛；轉載機SZZ—1350/525，1部；破碎機PLM4000， 1 臺；自移裝置ZY2700， 1，臺；乳化液泵站GRB37.5/400， 4泵2箱， 英國雷波；噴霧泵站， 3泵1箱；支架電液控制系統， 1套，北京天瑪；超前液壓支架， 4架， 平頂山煤機廠；組合開關， 華寧組合開關， 2 臺， 常州聯力；乳化液自動配比裝置， GDSZ2-00；膠帶輸送機， SSJ1200/2×315， 1部。

1.3 工作面礦壓分析

初次來壓步距20～40m，平均30m，初次來壓阻力10000KN，周期來壓步距18m，周期來壓阻力6700KN，支承壓力在煤壁前方20～35m。

2 冒頂發生過程

2014年12月份冒頂事故發生過程：

12月16日0點班，工作面推進至距切巷18m處，78～80架發生初次冒頂，冒頂高度2m。冒落下來的大量矸石壓死工作溜，影響時間一天。

12月21日0點班，工作面推進至距切巷31m處，72～82架再次大量流矸，共造成兩次冒頂流矸壓溜事故，影響三天。

12月25日0，工作面推進至距切巷，33m處，點班冒頂區域已發展到3處，且區域面積較大。其中：26～33架，冒頂高度2m；74～100架，冒頂高度4～6m；108～120架，冒頂高度2m。工作面已無法正常推進。

3 冒頂發原因分析

1）客觀原因：①老頂初次來壓接近，礦山壓力作用明顯；②頂板條件相對復雜，直接頂為黑色泥巖，強度較低，容易破碎冒落，造成支架空頂。

2）主觀原因：①生產過程中工程質量存在問題；②綜采隊存在認識問題，沒有抓住問題的關鍵，未及時采取有效的生產措施；③現場組織不利；④支護質量存在問題；⑤綜采設備停產時間長，礦壓長時間作用于煤壁。⑥初采期間由于在大采高工作面采高控制方面沒有經驗，對頂板控制沒有引起足夠重視，對支架的自動補液功能認識不到。

4 冒頂處理技術方案

事故發生后技術部門先關人員現場勘查，研究制定了錨索加固、灌漿聯合應急處理方案：首先在頂板破碎區域5m范圍內打錨索鎖口，防止冒頂區域擴大；其次封閉在冒落區，打眼注填充劑（羅克休），充實后再注膠（瑪麗散）構置假頂。

灌漿材料及實施方法

①瑪麗散、羅克休技術數據（表1、表2）；

表1 瑪麗散技術數據（25°） 表2 羅克休技術數據（25°）

基本成分 樹脂 催化劑 基本成分 樹脂 催化劑

混合比例（體積比） 1 1 反應時間 5 2

最初粘度/mpa s-1 250 250 膨脹率/倍 25—30 25—30

開始反應/s 0.45 0.4 開始反應/s 0.45 0.4

發泡結束 1.25 1.06 10%變形壓力/Mpa 0.1—0.2 0.1—0.2

膨脹比/倍 2 10—25

壓力/Mpa >10 3

粘合力/Mpa >1 1

②工藝流程：即冒頂區周圍加固→冒頂區棚頂、封閉→打眼→安裝注漿管、封口器→注漿→清洗設備 、 。

5 施工效果

經過2天灌注施工，共計消耗注瑪麗散1878桶； 羅克休 251桶。煤壁頂板維護效果明顯，支架接頂效果良好，工作面于12月27日動刀，28日開始正常推進，單日推進7m，工作面順利通過冒落區。采用羅克休泡沫和馬麗散充填加固高冒區具有突出的綜合效益：

（1）提高了圍巖的穩定性

羅克休泡沫和馬麗散含樹脂和催化劑兩種組分，注入煤巖層幾秒鐘后，化學反應生成的聚酯類產物膨脹，對圍巖松動圈裂隙進行充填，對破碎松散的矸石進行粘結，使圍巖形成整體結構，提高了圍巖的穩定性和抗壓承載能力

（2）保證了施工人員的安全

冒頂區頂板及圍巖較破碎，冒落處頂板不穩定，憑經驗靠人工監護頂板，安全威脅較大。而注射羅休克泡沫、馬麗散后，頂板碎巖膠結較好，施工人員無需站在冒頂區施工，從而保證了施工期間工作人員的安全。注射羅克休泡沫、馬麗散后，破碎狀態得到改善，未發生冒頂現象。

（3）降低了勞動強度

常規處理冒頂的方式為架棚、穿梁、打木垛法和錨桿、錨索支護法，這些方法工作量大、施工環境差。采用注射羅克休和馬麗散加固，施工時操作方便、勞動強度低。

（4）加快了施工速度

羅克休、馬麗散反應迅速、硬化時間短，保證了充填加固工作的快速性，可用于隱患“急救”處理，不影響其它施工任務。

6 結 論

實踐證明，羅克休、瑪麗散充填高冒巷道是一種安全、高效的化學充填、加固冒頂區技術。應用該技術，不僅能及時有效地充填、加固高冒區，而且通過其漿液在裂隙中的擴散、膨脹而封堵圍巖裂隙，從而防止圍巖進一步弱化、冒落，提高冒頂區圍巖的穩定性，有利于提高施工的安全可靠性。該技術的工程實踐證明，此項技術處理大冒頂事故具有施工簡單、安全可靠、勞動強度低、支護效果好等良好的綜合效益。

參考文獻

[1] 王金華.我國大采高綜采技術與裝備的現狀及發展趨勢 煤炭科學技術 2006

[2] 劉小平等.采用灌注工藝處理綜采工作面貫通時冒頂實踐 神華技術 2010