Marie bulk N材料在工作面過(guò)斷層中的應(yīng)用

趙晉強(qiáng)

（山西高平科興平泉煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

某煤礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬(wàn)t/a，礦井布置采用斜井開(kāi)拓，實(shí)行三隊(duì)作業(yè)模式，開(kāi)采煤層號(hào)為：2號(hào)、3號(hào)煤層。井田范圍內(nèi)存在復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中無(wú)炭柱和斷層較發(fā)育，給回采工作帶來(lái)很大困難，成為安全高效的生產(chǎn)的技術(shù)難題。2010年10月，綜采隊(duì)在75681工作面回采時(shí)，支柱附近出現(xiàn)路差達(dá)4 m的斷層，煤壁松散、容易片幫、而且冒落較嚴(yán)重。工作面前方頂板暴露長(zhǎng)度達(dá)4 m，沿著工作面向前推進(jìn)繼續(xù)延展，最后與開(kāi)切眼基本成平行狀態(tài)，長(zhǎng)度可達(dá)200m。此斷層在本區(qū)實(shí)屬罕見(jiàn)的大斷層，給礦區(qū)開(kāi)采帶來(lái)很大難題，若不解決就無(wú)法安全作業(yè)。按照常規(guī)的過(guò)斷層方法回采，耗費(fèi)材料較大，經(jīng)濟(jì)投入較大，生產(chǎn)條件也較惡劣，而且容易發(fā)生事故、造成人員傷亡。我們通過(guò)摸索實(shí)驗(yàn)、查看文獻(xiàn)資料等手段，結(jié)合本礦區(qū)的實(shí)際情況，決定改革生產(chǎn)工藝，采用高分子材料Marie bulk N進(jìn)行圍巖注漿加固措施，針對(duì)遇到的斷層進(jìn)行超前加固，以確保安全通過(guò)斷層進(jìn)行安全穩(wěn)定高效的回采。

1 工作面及斷層概況

1）工作面概況：施工工作面是該礦南部的一個(gè)綜采工作面，可采儲(chǔ)量100萬(wàn)t，采高3.8 m，工作面長(zhǎng)度300 m，走向長(zhǎng)度800 m。工作面組成有：大巷（正副）、開(kāi)切眼、聯(lián)絡(luò)巷、尾巷等。對(duì)巷道進(jìn)行全錨桿加固，支護(hù)范圍寬度4.0 m，高度3.9 m；開(kāi)切眼附近也實(shí)行全錨桿支護(hù)，寬度7.0m，高度5.0m。結(jié)合該礦生產(chǎn)實(shí)際采用傾斜長(zhǎng)壁開(kāi)采方式采煤，實(shí)行三班生產(chǎn)、一班檢修的模式。

2）斷層概況：工作面出現(xiàn)了一個(gè)約為200 m的斷層，位于回采工作面距離切眼500 m處，從副巷可見(jiàn)H=35 m并且一直延伸，落差較大平均3.0 m，此斷層為一正斷層（從工作面的推進(jìn)方向上看,先見(jiàn)上盤后見(jiàn)下盤），其與工作面形成的夾角5～10°。在靠近斷層附近作業(yè)可以觀察到斷層支架上方有冒頂，初期嘗試過(guò)斷層常發(fā)生煤壁片幫、冒頂現(xiàn)象嚴(yán)重，頂板管理出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，冒頂范圍較大、高度較高，處理起來(lái)困難。

2 過(guò)斷層的嘗試方法及措施

1）原先的工作面基本與斷層平行，斷層暴露長(zhǎng)度較大；隨后調(diào)整工作面傾角，采用與斷層有一定夾角的方式作業(yè)，在安全穩(wěn)定合理的情況下力求盡可能少暴露斷層長(zhǎng)度，有利于快速安全地通過(guò)斷層；期間不斷調(diào)整、尋求合理方式分段快速過(guò)斷層，避免周期來(lái)壓造成不穩(wěn)定因素。

2）過(guò)斷層時(shí)初試揭露斷層，發(fā)現(xiàn)支架上方的頂板上升，頂板與頂梁的垂直間距較大，前方頂板暴露較大，支架的支撐作用大幅度降低，達(dá)不到其支護(hù)頂板的效果，此時(shí)伴隨而來(lái)的是煤壁片幫、頂板冒落，給生產(chǎn)帶來(lái)很大安全隱患；為了確保作業(yè)的安全高效，后經(jīng)各種嘗試決定采用打孔注漿的方式，對(duì)斷層和工作面下盤的煤進(jìn)行加固，并用新型的高分子材料Marie bulk N作為注漿材料。

3）加固分為兩部分：先對(duì)頂板采用錨鏈網(wǎng)打超前錨桿，拉網(wǎng)維護(hù)斷層破碎帶的頂板。再對(duì)冒頂問(wèn)題采用打孔注入Marie bulk N對(duì)斷層進(jìn)行加固，防止斷層巖體破碎冒落造成的局面。打注高分子材料Marie bulk N后，還要打入一定量、一定角度的錨桿進(jìn)一步加固。

4）對(duì)于控制滾幫和冒落，還用預(yù)挑頂?shù)姆绞娇s小斷層落差；在沒(méi)出現(xiàn)斷層前，進(jìn)行預(yù)挑頂，是將支架和輸送機(jī)調(diào)整為上山角度，這種方式可有效降低到達(dá)斷層時(shí)斷層與工作面的高度落差，其現(xiàn)場(chǎng)觀察可降低幅度約2m左右，起到了一定的效果。

5）其他方式。還嘗試了一些其它的小范圍的措施，如：人工提溜、降低采高、快速移動(dòng)支架迅速接頂；人工拉底、小范圍循環(huán)作業(yè)，以減小機(jī)械化設(shè)備的工作中的震蕩，還有對(duì)支架的頻繁移動(dòng)卸載支起對(duì)于頂板的壓力破壞；加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的定時(shí)定點(diǎn)的檢查維護(hù)；多進(jìn)行小范圍的時(shí)間空間同步作業(yè)，以達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定性。

3 注漿的技術(shù)措施

1）Marie bulk N是一種高分子材料，其性質(zhì)為低粘度，可在煤礦用于對(duì)煤巖裂隙的粘聚加固。將Marie bulk N使用高壓裝備通過(guò)鉆孔打入到裂隙部位進(jìn)行充填。當(dāng)Marie bulk N遇水后將會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)、發(fā)生膨脹，膨脹產(chǎn)生的二次壓力，可將材料繼續(xù)充填進(jìn)入微裂隙，達(dá)到更好的充填效果。此材料有以下特點(diǎn)：粘度低，能很好地滲入細(xì)小的裂錨桿機(jī)打眼孔，眼孔直徑42 mm，距頂板板200 mm，與水平60°夾角垂直煤壁布置（頂板布孔垂直于頂板向上），孔深6m，間距6000mm。縫中，反應(yīng)速度快，膨脹率高，達(dá)到原來(lái)體積的20～25倍，施工用量小，節(jié)約資金。

2）布孔參數(shù)：使用MT-90型。

3）根據(jù)裂隙情況合理配比Marie bulk N。

4）根據(jù)實(shí)際的圍巖情況確定注漿壓力為5～8 MPa。

5）施工工藝。打眼—→埋設(shè)注漿管—→安裝封口器—→用高壓膠管注射槍和注射泵，將兩根吸管分別插入裝有馬麗散樹(shù)脂和催化劑的桶內(nèi)—→開(kāi)泵注漿—→沖洗機(jī)具—→停泵—→拆卸注射槍。

6）安全措施。打眼時(shí),必須按角度施工，并做到袖口緊、衣角緊、系好毛，針對(duì)礦井煤巖裂隙發(fā)育狀況，對(duì)于封口器的埋設(shè)做好事先的估算；事先檢查好封口器是否清理干凈，特別是封口的注孔內(nèi)的煤巖粉塵，以保證最后充填時(shí)封口器能達(dá)到膨脹以后可與孔壁緊密結(jié)合。對(duì)于滲漏的處理：當(dāng)滲漏的量較小時(shí)可用面紗進(jìn)行封堵；如滲漏量大而快時(shí)，則要重新選定布孔位置，以確保注漿能夠達(dá)到預(yù)期的效果。施工必須有由專人觀察頂幫，若漏漿用棉紗封堵，并注意噴射器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異常立即停泵檢查。每次施工完畢后，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗，避免馬麗散樹(shù)脂或催化劑堵槍、堵管。

4 結(jié)束語(yǔ)

該礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，遇到實(shí)屬罕見(jiàn)的大斷層情況，為過(guò)斷層嘗試多種措施，采用新的技術(shù)工藝順利通過(guò)斷層，總結(jié)過(guò)斷層的經(jīng)驗(yàn)如下：

1）提前做好礦區(qū)的勘探工作，對(duì)于斷層情況所處位置、大小、長(zhǎng)度、深度等數(shù)據(jù)，給出詳細(xì)的勘探數(shù)據(jù)，為工作面到達(dá)斷層后采取措施提供數(shù)據(jù)參考，為安全生產(chǎn)提高效率做出必要準(zhǔn)備。

2）遇到大的斷層時(shí)，要通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)提前預(yù)估成本，采用較為新穎的措施和材料，做好經(jīng)濟(jì)比較、列出不同的實(shí)施方案，進(jìn)行可行性研究，選定方案進(jìn)行施工。

3）生產(chǎn)的安排管理方面，做好人員和設(shè)備的合理安排，對(duì)于不同的地質(zhì)構(gòu)造采取不同的應(yīng)對(duì)措施，引進(jìn)新型設(shè)備新型材料、合理安排預(yù)算，達(dá)到時(shí)間、空間、經(jīng)濟(jì)的合理調(diào)度。

4）這次通過(guò)斷層采用新型的高分子材料，加固效果較為顯著，降低了人力物力成本，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定安全的高采率，作業(yè)環(huán)境得到了較好改善，維護(hù)的費(fèi)用和難度得到了大幅改善。