馬麗散N在東周窯煤礦巷道堵水技術(shù)中的應(yīng)用與研究

高建軍

(陽泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000)

引 言

近幾十年來，國內(nèi)外研究人員和工程師們根據(jù)多年的經(jīng)驗及理論，提出了一些適用于煤礦生產(chǎn)防治水的注漿理論及技術(shù)，例如巖體滲透理論、劈裂注漿理論[1-2]。然而這些理論大都是建立在穩(wěn)定滲流的基礎(chǔ)上的，對于煤礦井下巷道水的不穩(wěn)定滲流情形下缺乏適用性。國內(nèi)研究人員開發(fā)了一種高分子化學(xué)注漿材料馬麗散N，該材料具有粘合力強以及強度高的特點，其主要由樹脂和催化劑組成。馬麗散N在注入到巖體的裂隙中，可以保持一段時間的液體狀態(tài)，其時間可以由催化劑的使用量來決定。在巖體裂縫中凝固時能形成二次滲透壓力，能促進液體的馬麗散N材料的擴散。因此，這種材料的滲透性較傳統(tǒng)的注漿材料滲透能力更強[3]。由于這種二次滲透現(xiàn)象，注漿液的充填密實度要高于普通材料，具有良好的堵水防水效果。本文介紹了馬麗散N的實際注漿工藝流程，并在東周窯煤礦進行了應(yīng)用。在設(shè)計的注漿防水方案下，分析了利用馬麗散N堵水的效果。

1 工程地質(zhì)情況

東周窯煤礦5301順槽位于西部盤區(qū)，該巷設(shè)計走向長2 100 m，巷道寬5.0 m，巷高3.6 m。根據(jù)開采及實際掘進中揭露的上覆侏羅紀(jì)煤系地層，5301巷在193 m附近遇走向140°、傾向230°、傾角75°、落差7 m正斷層。受斷層的影響，斷層附近圍巖破碎，上覆砂巖水沿裂隙涌出，對施工以及巷道支護造成一定影響。該巷斷層破碎帶185 m～195 m段受斷層影響，頂板裂隙淋水非常嚴(yán)重，對巷道安全生產(chǎn)造成隱患。根據(jù)以上實際情況，為了保證巷道能夠繼續(xù)安全使用、降低排水費用，并考慮到礦建時期工期緊的情況下，決定用馬麗散N對該巷道斷層淋水處進行加固堵水。

2 注漿堵水的方案設(shè)計

2.1 注漿孔布置設(shè)計

在進行巷道堵水時，需要在每個注漿斷面設(shè)計3個注漿孔，中間孔布設(shè)在巷道中心線位置，兩側(cè)注漿孔設(shè)計在巷道量肩窩處，孔間距1.2 m～1.5 m。因頂板淋水嚴(yán)重距離長10 m，決定設(shè)計4個注漿斷面，每注漿斷面間距3.0 m。注漿堵水對鉆孔要求較高，鉆孔須打通出水通道后才利于注漿封水，因而在實際開孔中須根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行必要的微調(diào)，以上鉆孔設(shè)計根據(jù)5301巷道實際情況確定，具有較佳效果。

注漿孔開孔孔徑42 mm，注漿孔深部可以采用錨桿鉆機鉆孔，孔徑29 mm，鉆孔孔深4 m～6 m，各鉆孔垂直巖面，封孔深度為1 m～3 m(封孔位置應(yīng)安放在鉆孔圍巖穩(wěn)定的位置)，鉆孔的布置如第191頁圖1所示。用風(fēng)鉆、錨桿鉆機打孔，根據(jù)注漿孔參數(shù)保證注漿孔的深度及角度。鉆孔需盡量按照注漿鉆孔孔位設(shè)計參數(shù)進行，對于塌孔嚴(yán)重區(qū)域可直接采用自鉆式注射管實現(xiàn)鉆孔和注漿一體化進行。

2.2 注漿操作步驟

在利用馬麗散N進行注漿時，其工藝流程主要分為以下幾個過程。首先，在注漿孔施工完成后，迅速連接注射管和注射花管，然后采用封孔器進行封孔。在注射之前應(yīng)先檢查設(shè)備的管路的連通性以及有效性。其次，采用注壓槍進行注漿，在注漿過程中要密切關(guān)注注壓槍的壓力變化，并根據(jù)壓力的變化調(diào)整催化劑的比例，以確保注漿的有效性。此外，還應(yīng)觀察注漿區(qū)域的巖體變化，如果出現(xiàn)漏水現(xiàn)象應(yīng)及時停止注漿并驚醒處理。最后，停止注漿，注漿停止條件應(yīng)根據(jù)注漿壓力以及返漿情況確定，停止注漿后要立即清洗管路，防止堵塞引起設(shè)備的損壞。應(yīng)該注意提前準(zhǔn)備清洗液以確保清洗的及時性。采用馬麗散N進行注漿時，其工藝流程圖如圖2所示。

圖1 頂板注漿鉆孔布置圖

圖2 注漿示意圖

3 試驗效果

目前5301巷道注漿已經(jīng)完畢，通過充分分析頂板淋水原因，準(zhǔn)確運用注漿工藝，及時確定注漿參數(shù)，對該巷道斷層處頂板淋水已經(jīng)得到有效封堵，目前日常運輸及生產(chǎn)已無大礙，已經(jīng)能夠正常運轉(zhuǎn)。與其他注漿技術(shù)及效果相比.注射馬麗散具有以下特點：首先，工藝簡單，操作簡便。多功能注漿泵體積小，重量輕,以壓風(fēng)作動源。其次，專用封口器的設(shè)計合理。封口器一端有墊片，當(dāng)漿液壓力達一定值時，漿墊片沖開。漿液便經(jīng)注漿管注入巖層。較其他方法封口簡單、省時。此外，馬麗散樹脂和催化劑兩種原料分別用塑料桶裝。攜帶搬運方便，便于井下施工。最后，馬麗散效果突出、顯著。該漿液反應(yīng)結(jié)束時間只需110 s～150 s，從開始注漿到漿液完全擴散或滲透到被注載體中所需要的時間為一般為10 min～20 min，能夠達到及時封堵孔隙、減少浪費的目的，工程量對比見表1。

表1 注漿后與未注漿的工程量比較

4 結(jié)語

綜合各方面原因可知由于頂板淋水破壞原有支護，且施工困難，原方案工程量很大，且對巷道的運輸?shù)认到y(tǒng)有很大影響。新方案明顯縮短了施工工期且最大限度減少了對前方掘進的影響，為礦井的正常生產(chǎn)提供了可靠保障。利用因地制宜經(jīng)驗，及時利用創(chuàng)新的思維，將最新注漿技術(shù)引用到煤礦行業(yè)，具有創(chuàng)新、借鑒及推廣價值。