瑪麗散固結煤體技術在破碎煤體中的應用

王傳社

摘 要：該文主要介紹了南屯煤礦瑪麗散高分子聚合產品固結煤體技術在七采北部一號探巷破碎煤體條件下的應用，解決了巷道破碎帶煤體的支護和成型這一重大難題，有效提高了巷道的支護質量和巷道的成型。

關鍵詞：瑪麗散;固結;破碎煤體

南屯煤礦煤層開采深度不斷增加，工作面及巷道煤體的變形破裂程度大大增加，常見的錨網支護形式已不能滿足支護需要，破碎煤體壓注瑪麗散高分子聚合產品固結煤體技術為我礦在巷道的支護質量和支護強度開辟了一個新型的支護方法，效果較好。

1 試驗巷道概況

七采北部一號探巷位于七采區(qū)西北部，巷道北側為33下31工作面（未施工），西側為73下20、73下22、73下27工作面采空區(qū)，東側為73下28運順（未施工），南側為原73下13煤集，上覆73上28工作面采空區(qū)。巷道自原停掘位置向前掘進，將先后貫通原73下22下順、73下27運順及73下27軌順。該區(qū)域地質情況簡單，總體為一單斜構造，西南高，東北低，煤層走向北西～南東，傾向北東，煤層傾角2～8°，平均4°，該順槽推進約450m，受采動影響頂板壓力大，壓力顯現明顯，頂板破碎、煤壁片幫嚴重。

2 安全生產由于巷道破碎頂板因素造成的影響

截至目前，七采北部一號探巷進行推進大概有450米，在巷道的西側屬于采空區(qū)，這個地方的應力作用比較明顯，部分地區(qū)煤壁片幫、在頂板部位破碎十分嚴重，運用一般的方式來對這種損傷進行恢復是不太可行的，因為錨網索支護并不能對此產生較大的效果。經過研究發(fā)現以及實驗分析，發(fā)現高分子材料瑪麗散在對于這種破壞的修復作用比較強，因此決定對七采北部一號探巷的嚴重損壞部位注入該材料進行修復。

3 瑪麗散的特性

（1）瑪麗散使用范圍：對裂隙和不夠穩(wěn)定的底層建設進行鞏固;對經過斷層而產生的破碎煤巖進行鞏固;對巷道周邊突出地位已受到磨損和破壞部位進行修補預防;對進行瓦斯抽排的孔部進行密封;對水流的出口進行密封;對進行過鉚釘處理的巖石進行密封。

（2）材料性能：這種材料由于其本身的化學特性和物理特性具有粘度比較低的特點，因此可以比較容易滲入到比較小的裂縫里，并且其黏合效果比較好，可以和水進行融合，這樣一來可以十分高效精細的將水流的裂縫進行密封并且在后期遇水后還會進行膨脹，增加密封效果。

（3）瑪麗散的狀態(tài)效果比較多，自身具有很強的可塑性，在受到外作用力時會產生變形，不會因為巖層運動受到破壞而影響效果，可以與地層進行融合。

（4）在和水進行作用融合時效率很高，能夠進行迅速融合并達到對水流進行密封的效果。

（5）抗壓性很強，不易受到破壞。

4 瑪麗散注入破碎煤體的作用

將高分子材料瑪麗散填注到受到破壞而產生嚴重破碎的煤體里面可以將其固結作用發(fā)揮出來，對破碎煤體進行固結后煤壁的承載能力也會得到很大的提升，其整體的強度也會有一定提高。而且這樣一來還可以避免冒頂現象的產生。高分子材料瑪麗散本身具有粘合力高的特點，在與破碎煤片進行接觸時可以高程度的黏合，并且高分子材料瑪麗散還具有粘度低的特點，能夠滲透到破碎煤體的細小裂縫中，在液體狀態(tài)時流入細小裂縫在滲透完成后又會產生膨脹效果，這樣一來可以完美的進行密封以及加固處理。在對七采北部一號探巷的嚴重損壞部位注入該材料進行修復的過程中，達到了以下效果：

（1）利用瑪麗散材料本身粘度低的特點可以對圍巖上的細微裂痕進行滲透并膨脹，從而達到與水和空氣隔絕的效果，可以避免因為風化作用以及水浸濕作用而帶來的圍巖受損，從根本上提高了圍巖的使用壽命，提高了圍巖的強度。

（2）利用瑪麗散材料對破碎巖體進行填注后由于瑪麗散材料的力學特性，不連續(xù)的巖石面以及變形模量都會產生一定的力學效果，其本身的性狀會得到很大的改善，這樣一來圍巖中破碎巖體的強度會得到提高，并且在外界壓力下可以進行自身調整，承載能力得到了一定的提高，整體趨于穩(wěn)定。

（3）利用瑪麗散材料對破碎巖體進行填注后其縫隙在瑪麗散材料的膨脹作用下會得到高效的充填，可以提高自身的穩(wěn)定程度，抗壓能力也得到了一定的提高，可以預防由于部分巖體受到損壞而造成的對整個巖體的破壞。

5 利用瑪麗散材料對破碎煤體填注

（1）布眼參數：在填注之前先進行打眼工作，采用風鉆在巖體上打出深度>6米，眼徑>43米，間距>3米，肩窩的水平在10-15度左右，在打眼時要保證與底板之間的距離在1.5米以上。

（2）打眼：在進行打眼操作時要注意將風鉆、鉆桿以及鉆眼保持在同一個方向，推動時力量要保持均勻盡量達到勻速效果，并且作業(yè)人員要站在鉆機的一側，防止斷釬、夾釬或掉鉆頭等情況的發(fā)生。在進行鉆眼的過程中要注意在鉆桿進入巖石之后一定時間就要進行抽拉工作以便于孔內的煤粉流出，為注漿的效果提供保證。

（3）在進行瑪麗散和催化劑的配方時要注意這個比例：瑪麗散和催化劑的體積比為1：1，重量比保持在1：1.17。

（4）注漿壓力。利用瑪麗散材料進行注漿時，根據圍巖的特征要將注漿的壓力保持在4-8MPa之間。

（5）利用比較科學合理先進的密封技術可以對材料的浪費進行一定的減少。將瑪麗散材料通過注射管注射到專業(yè)的封孔器中然后用一定的壓力（活塞壓力27：風壓1）將封孔器撐開到直徑在65-70毫米之間，最后將原料注射到要進行施工的區(qū)域。在封孔器的作用下，周圍的煤巖層可以產生緊密地結合，封孔效果大大提高。

6 瑪麗散材料產生的經濟和效益

利用瑪麗散材料對破碎巖體進行填注對于七采北部一號探巷中的巖體具有很好的防護效果并且對已經產生破壞的煤體具有很好的固結和修復效果，這樣一來探巷內的事故率得到了很大程度的降低，作業(yè)人員以及工作人員的安全得到了保障。

7 結論

瑪麗散高分子聚合產品固結煤體技術在南屯煤礦掘進巷道破碎煤體條件下應用是成功的，對破碎煤體的控制起到了很好的加固作用，在過破碎煤體掘進巷道期間杜絕了片幫冒頂事故，從而提高了掘進巷道的安全可靠性，確保了礦井的安全生產，為今后掘進巷道過破碎煤巖體的支護提供了實踐經驗。