RF固邦特加固材料在礦井巷道維修中的應(yīng)用

王建國，申棣，許勃

(兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號煤礦，山東濟(jì)寧 272169)

RF固邦特加固材料在礦井巷道維修中的應(yīng)用

王建國，申棣，許勃

(兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號煤礦，山東濟(jì)寧 272169)

隨著礦井開采的不斷延深和礦井開采年限的不斷增加，再加上一些采動影響，使得一些主要的服務(wù)巷道離層、嚴(yán)重開裂、脫落，普通的錨網(wǎng)噴支護(hù)不能持久，使得巷修頻繁。為了解決這一問題，通過對巷道現(xiàn)場環(huán)境的詳細(xì)調(diào)查和根據(jù)巷道的實際服務(wù)要求，采用RF固邦特加固材料的粘結(jié)、加固技術(shù)對兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號煤礦西部回風(fēng)巷進(jìn)行了頂部和幫部的修復(fù)施工，使得易脫落的頂板和幫部的煤巖體牢牢粘結(jié)在了一起，礦壓也均勻分布在了整個巷道斷面上，從而消除了礦井巷道頂、幫壓力集中造成的煤巖體垮落，可為同類礦井巷道維修提供借鑒。

巷道維修;固邦特;加固材料;注漿;粘結(jié)

1 引言

礦井生產(chǎn)過程中，巷道頂板往往受斷層、煤柱集中壓力、深部開采壓力等的影響［1］，再加上受采動的影響，使得服務(wù)巷道的頂板和幫部出現(xiàn)大面積的損壞，采取傳統(tǒng)的巷道維修施工方法如:(1)對開裂部分剔挖、放掉，然后進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)，但由于噴漿所用的砂漿或混凝土的黏結(jié)強度相對較低，噴射到已銹蝕的金屬網(wǎng)表面不宜附著且日久易脫落［2］，導(dǎo)致支護(hù)效果不佳;(2)架設(shè)“U”型棚進(jìn)行支護(hù)，對于回風(fēng)兼軌道運輸?shù)闹飨锏?，巷道跨度比較大，巷道壓力大，棚梁變形快，棚腿受側(cè)壓影響容易變形脫落，支架穩(wěn)定性差，支護(hù)強度低［3］。由此可見，傳統(tǒng)的巷道維修方法已不能滿足礦井服務(wù)大巷的正常運輸和安全使用要求，亟需采取一種穩(wěn)固、可靠、長效的加固維修方式進(jìn)行巷道維修。

2 維修巷道原始條件

兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號煤礦西部回風(fēng)巷(63下04膠順口以北150m段)位于3下煤層當(dāng)中，斷面為半圓拱形，錨網(wǎng)噴支護(hù)，擔(dān)負(fù)著回風(fēng)、行人和軌道運輸?shù)娜蝿?wù)。北臨63下04面采空區(qū)，南鄰53下05面采空區(qū)，受采動影響，頂板和幫部壓力非常大。

在2010年3月22日53下05面停采以后，此段(63下04膠順口以北150m段)西部回風(fēng)巷道已經(jīng)無法進(jìn)行正常的通風(fēng)、運輸和行人，巷道頂板和幫部壓力增大，圍巖松動破碎，頂板出現(xiàn)大面積的開裂、離層甚至脫落、墻裙脫落，整個巷道已經(jīng)完全變形。具體巷修位置見圖1。

圖1 巷修平面位置圖

3 巷道維修的施工方法

礦井重要巷道的維修，一般采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，當(dāng)頂板和幫部嚴(yán)重破碎，無法打眼或用錨桿、錨索錨固時，采取架棚支護(hù)(采用工字鋼架棚支護(hù)時，是用棚子的支撐力及圍巖自身的支撐力來抗衡圍巖壓力，以達(dá)到新的應(yīng)力平衡狀態(tài)［4］。)的方式進(jìn)行巷道維修。對于要滿足正常的回風(fēng)、運輸和行人要求的大巷，錨網(wǎng)噴支護(hù)是最好的支護(hù)方式，但錨網(wǎng)噴支護(hù)維修后的巷道往往在礦壓的持續(xù)作用下支撐不了幾個月又會嚴(yán)重破損，那么如何鞏固巷修的成果就成為亟需解決的問題。

通過對維修以后的巷道注入一種高分子材料可以使得破碎的煤巖體粘結(jié)成一個整體，使礦壓均勻分布在整個巷道斷面上，從而增強了整個巷道的抗壓性和耐壓性。煤巖體化學(xué)注漿加固就是利用化學(xué)漿液來充填和固結(jié)圍巖(或煤層)的裂隙面，提高圍巖整體性，充分發(fā)揮煤巖體自身承受能力，保持圍巖穩(wěn)定，參與巷道圍巖內(nèi)應(yīng)力平衡［5］。而RF固邦特高分子材料就具有使巷道煤巖體粘結(jié)成一個整體、且抗壓和耐壓的特性，所以采取這種加固材料對錨網(wǎng)噴支護(hù)維修后的巷道進(jìn)行加固。

4 RF固邦特注漿材料支護(hù)機理和材料特性

RF固邦特加固材料是由A、B兩種材料組成的高分子復(fù)合材料。該材料具有很強的粘合力和很好的機械流動性能，能將破碎煤(巖)體粘合成為整體，材料粘結(jié)強度高，與煤壁附著力強［6］。壓注到巷道頂板和幫部后能很快的將破碎的煤(巖)體粘合成為一個整體，形成一個穩(wěn)定的受力圈，且受力擠壓時有一定的回彈性，使得巷道單位面積的巷道頂板和幫部平均受力減少，從而增強了巷道的整體承壓性。

RF固邦特具有良好的柔韌性，耐沖擊、抗疲勞;具有抗老化性及耐酸、堿、水性好;粘度較低，滲透流動性好，能很好地滲入煤層或巖層細(xì)小的裂縫中;適宜環(huán)境溫度范圍廣，能在不同環(huán)境溫度下固化，固化后強度高，不開裂，不脫落;含揮發(fā)性溶劑，不產(chǎn)生任何毒氣;A、B料配比可調(diào)，硬化時不收縮，兩種材料按重量的配比為1∶1;反應(yīng)時間(在23±2℃條件下)根據(jù)A、B兩種料的稀釋度在30～300s范圍內(nèi)可調(diào);膨脹倍數(shù):不遇水時1～2倍，遇水時10～15倍;成品抗壓強度大于50MPa，粘結(jié)強度大于10MPa。

5 施工工藝

5.1 鉆孔布置

每排鉆孔為3個(在巷道同一斷面上的頂部和兩幫各布置一個鉆孔)，排距為3m，孔深1m，具體布置如圖2所示。1，3號孔垂直巷道兩幫，2號孔垂直巷道頂板。

圖2 鉆孔布置圖

5.2 注漿液管

注漿液管選用Φ15mm的薄壁鋼管，封孔器后端頭連接長度為200mm、Φ15mm的薄壁鋼管。

5.3 封孔

封孔采用Φ42mm的封孔器封孔，封孔器長度500mm，封入孔中長度為400mm，封孔器與孔口之間用錨固劑或速凝水泥封實、封牢，封孔30min以后即可開始注漿。下封孔器前必須把鉆孔內(nèi)破碎的煤矸或煤粉吹凈，防止封孔器與煤壁間擠壓不嚴(yán)造成漏液。

缺血性股骨頭壞死是患者股骨頭出現(xiàn)局部血供受損或中斷，導(dǎo)致其骨髓成分以及骨細(xì)胞死亡，難以正常修復(fù)，且存在骨內(nèi)壓水平升高的一種骨壞死[3-4]，主要在中青年人群中發(fā)病[5]，可使得患者的股骨頭相關(guān)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，之后股骨頭塌陷，最終患者需要接受人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)治療[6-7]。因此，加強缺血性股骨頭壞死患者的有效治療來對其疾病進(jìn)展控制，十分必要。

5.4 注漿設(shè)備及工藝流程

材料、設(shè)備準(zhǔn)備到位以后，把Φ19mm的壓風(fēng)管路和Φ10mm的供水管路通過專用U型銷連接到注漿泵上，同時用Φ10mm的兩根膠管與注液槍用專用U型銷連接，然后把注液槍通過一根Φ10mm的膠管連接到需壓注的封孔器上。采用ZBQS－12/ 10C氣動雙液注漿泵壓注，該泵以壓縮空氣為動力源，氣缸和注漿缸具有較大的作用面積比，以較小的氣壓便可使注漿缸產(chǎn)生較高的注漿壓力，將漿液輸送到注液鉆孔及煤巖裂隙內(nèi)。

ZBQS－12/10C氣動雙液注漿泵的性能參數(shù):

工藝流程圖如圖3所示。

圖3 施工工藝流程圖

用注漿泵進(jìn)行注漿，開始的5min內(nèi)要緩慢加注，以免漿液從巷道裂縫中漏出，5min以后適當(dāng)增快注漿速度。當(dāng)孔內(nèi)壓力增加到8MPa時，應(yīng)立即停止并換孔壓注，不得過量壓注，以免注壞煤體。換孔注漿前要首先用注漿液沖洗注漿管路和注液槍約15s，防止注漿液在注漿管和注液槍內(nèi)凝固、膨脹，從而堵塞管路，然后再把注液槍連接到另一個注漿孔里的封孔器上，用專用U型銷連接牢固，并開始注漿。注漿結(jié)束后立即用機油清洗注漿泵、注漿管路和注液槍，直至注液槍里噴出的機油內(nèi)不含注漿液為止，施工過程如圖4所示。

圖4 施工過程圖

5.5 注漿施工方法

1號、3號鉆孔每孔注3桶，2號孔注6桶，每排壓注12桶(1噸固邦特加固長度約為10m，1噸=40桶)，實際注料情況應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場確定，發(fā)現(xiàn)巷道裂縫漏料嚴(yán)重的要立即停泵換孔。

(1)將注液泵垂直放置在安全、無通車影響的地點，并固定好防止歪倒。切勿拖拽軟管移動注液泵;軟管勿置于運輸區(qū)域、鋒利邊緣、運動部件和高溫表面;有壓力供應(yīng)時切勿移動注液泵。

(2)管路連接前先將管口擦拭干凈，然后開氣吹凈管路內(nèi)的雜質(zhì)，再進(jìn)行連接，以保證氣源的清潔;保證各部件安裝正確可靠，無損壞和失靈情況，并將進(jìn)氣閥門開啟一個小角度。

①觀察油霧器中是否有足夠的潤滑油(32#機油即可)，并使油霧器上的供油開關(guān)開啟一個合適角度(大約20滴/min)，嚴(yán)禁油霧器無油工作。

③觀察各部位是否工作正常，各連接接頭有無滲漏;當(dāng)泵滿負(fù)荷工作后，再將進(jìn)氣閥門開到最大。

(3)加固材料進(jìn)入施工場地后應(yīng)按照說明要求分類整體存放;在使用時若有輕微分層，應(yīng)攪拌均勻后再進(jìn)行配比混合。A料用A缸，B料用B缸，不可混淆(A、B缸的區(qū)別在于:A缸的濾網(wǎng)細(xì)，用于注粘度低的漿液，B缸的濾網(wǎng)粗，用于注粘度高的漿液)。

(4)注漿前，要先用機油清洗注液缸和注液管路(或根據(jù)漿液情況采用專門的清洗方式)，同時檢查注液缸與注液管路的密封及暢通情況。

(5)不要使注液泵長時間空載或輕載高速運行，以免損壞活動部件。氣源壓力不得超過0.7MPa。泵的最大工作壓力一般不超過10MPa，使用溫度不超過80℃。

(6)停止注液后要立即用機油清洗(或采用專門的清洗方式)，一定要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程清洗，將殘余漿液徹底清洗干凈。因配備吸液濾網(wǎng)及濾網(wǎng)罩，故清洗完泵后，一定要旋上濾網(wǎng)罩，防止污物、水及空氣進(jìn)入注液缸。

(7)注液中要時常觀察出液壓力表;各漿液的混合比;泵活塞的運動速度。隨時觀察料桶，看吸液比例是否正確，比例不對時，將吸液速度快的注液缸的進(jìn)液管處閥門關(guān)小些或把吸液管折一下，增加吸液阻力，從而減緩吸液速度快的進(jìn)液管路的吸液速度。如上調(diào)整后吸液比例仍不對時，就要考慮是否有的注液缸有內(nèi)泄漏，并觀察各出液壓力表(正常時壓力表有波動，但不會有回零現(xiàn)象)，如果壓力表有回零現(xiàn)象，則表明該注液缸可能有內(nèi)泄漏，需更換注液缸密閉及進(jìn)液管路密封。

6 應(yīng)用效果

注液過程中發(fā)現(xiàn)RF固邦特加固材料能很好的滲入到頂板和幫部破碎、開裂的煤體內(nèi)，擴散半徑約為1.5m～2m。注RF固邦特6個月后對注漿地點的150m范圍內(nèi)的巷道頂板和幫部進(jìn)行觀察，未發(fā)現(xiàn)頂板或幫部有開裂或噴漿皮脫落的情況，巷道整體形狀保持良好，充分滿足了回風(fēng)、行人安全和軌道運輸安全的要求。下表為巷修施工前、巷修后不注漿6個月后和巷修后注漿6個月后的巷道現(xiàn)狀的對比，可以更直觀的反映出RF固邦特加固材料的施工效果。

表1 巷修后不注漿巷道和注漿巷道的巷道尺寸變化對比表

7 結(jié)語

RF固邦特加固材料在施工過程中無刺激性氣味、無毒、無腐蝕性，且反應(yīng)熱量低，具有良好的機械流動性、柔韌抗壓性，適用于嚴(yán)重破碎的煤體及松軟巖體，粘結(jié)強度高、與巖體附著力強、滲透性好等。此技術(shù)對于礦井巷道維修中加固錨網(wǎng)噴巷道的頂板和幫部，維護(hù)巷道整體穩(wěn)定性，提高巷道較長時間的穩(wěn)定性，解決巷修頻繁問題具有積極的作用。

［1］游元波，王宏，劉培喜.固邦特粘結(jié)加固頂板技術(shù)在新查莊礦的應(yīng)用［J］.煤礦現(xiàn)代化，2010(1):21－22.

［2］賈宏俊.煤巷錨網(wǎng)防風(fēng)化噴涂材料性能的實驗［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2008(11):33－34.

［3］唐彥森，郭志強，王銀發(fā)，等.U型鋼梯形棚與三心拱棚聯(lián)合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用［J］.中州煤炭，2010(5):72，76.

［4］施德軍，肖青林，馬國臣.架棚支護(hù)巷道的卸壓支護(hù)及錨、帶加強支護(hù)實踐［J］.煤礦支護(hù)，2007(3):26－27.

［5］李順峰.化學(xué)注漿加固技術(shù)在斷層冒落帶的應(yīng)用［J］.煤炭工程，2007(11):60－61.

［6］劉玉鼎，孫圣明.固邦特加固技術(shù)在斷層帶停采撤面前的應(yīng)用［J］.煤礦現(xiàn)代化，2010(4):38，41.

RF Gubangte Reinforcement Material Application in Mine Roadway Repair

WANG Jian－guo，SHEN Di，XU Bo

(No.3 Coal Mine，Yanzhou Coal Mining Company Limited，Jining，Shandong 272169，China)

with the continuous deepening mining and mining life extension，and some mining influence;it makes some major service roadways abscission level，cracking，shedding，ordinary bolting net support not be sustained and repairing tunnel frequently.In order to solve these problems，based on the detailed investigation and the actual roadway service requirements of field environment，using RF reinforcement material sticking and reinforcement technology for Jining No.three coal mine west wind lane＇s top and side repair construction，making easy shedding roof bonded with coal rock body，mine pressure is evenly distributed on the whole section of the tunnel，eliminating the mine tunnel roof caving and rock falling caused by the pressure concentration，give reference to similar mines for their roadway repair.

tunnel repair;solid punt;reinforcing materials;grouting;bond

TD35

B

1009－3842(2012)05－0045－04

2012－07－25

王建國(1984－)，男，安徽亳州人，從事煤礦技術(shù)管理工作。E－mail:wjg520521@163.com