任超
摘要:本文介绍了一号煤矿四号风井冒顶区充填技术,此技术适应了我矿安全、高效的理念,也为我矿取得了一定的经济效益。
关键词:充填 抗压性 防火性
0 引言
黄陵一号煤矿四号风井在掘进过程中出现冒顶,冒顶处距离井口约30m处,风井宽6m、高5.8m,冒落段长约10m。我矿研究决定使用罗克休充填冒顶区域。
1 材料的技术性能
罗克休泡沫产品系一种由两种成分组成的用于空洞充填的注射产品,它能有效密闭空气和瓦斯,并对断裂程度高的地层具有加固作用。罗克休泡沫充填需通过泵(1台)和混合枪(1支)配合完成。容积以4:1混合树脂和催化剂相互反应形成泡沫,体积迅速膨胀,达到原体积的15倍。膨胀后几分钟内,罗克休泡沫快速硬化。罗克休系高难燃材料,只有当温度达到450℃才会着火,燃烧氧气指数可达到36%,膨胀硬化后其承受的压力为2.5kg/m2,其良好的抗压和抗静电性能以及快速膨胀能力和较高的膨胀率,是其填充效果的有效保障,并且经济、实效。另外,罗克休泡沫材料所具备的高耐火性能,也决定其同样适用于地下热源的密闭以及地下矿井的防火。
适用范围:密闭、中空充填和顶部支撑、在一定范围内构筑防火墙、在巷道或工作面终止岩石塌落、快速堵截。
优点:膨胀率高,无需过多的中空充填;泡沫反应迅速、无需防漏支架,相对于岩层运动来说具有良好的抗压性能;不蔓延火焰,可作为有效的防灭火措施用于巷道施工中。
其注浆过程是通过多功能泵来完成的,其体积小、重量轻(100kg),动力来源为4-7kg的风压,输出压力达170kg。
2 产品特点及优越性
2.1 高度成品化 罗克休泡沫产品系高分子反应材料,用25~29kg塑料桶分装,即开即用,便于运输和施工。
2.2 运输量小,经济效果明显 设备和原料运输便捷,能一次到位,不需要专门的设备和铺设管路。
2.3 施工无季节限制,无污染 罗克休泡沫对施工地点要求低,只需有风源即可,该材料反应后生成惰性泡沫。
2.4 施工设备简单,易操作 注射罗克休泡沫需要混合枪1支,专用泵1台。设备简单轻便,专用泵仅重110kg外形尺寸为1.42m×0.52m×0.52m,操作简单,只需0.4-0.7
Mpa压风动力即可。
3 施工方法
在风井冒顶区域顶部每排布置三个充填注浆孔(两边孔距离中间孔为2m),孔排距为2.5m,深度根据布置孔位置至冒顶区顶部高度而定(如右图)。
步骤:①按要求下好注浆管路;②把注浆管路下入注浆充填区;③把多功能泵及其附件组装好并把注射枪固定牢固;④注浆时,先在树脂和催化剂桶中插入吸料管,活塞在气马达的作用下运动,由于压力的作用,原料经过活塞进入输送管,输送到注射枪内,通过注射枪注入充填空间;⑤当该孔注浆结束时,停止注浆;⑥换孔注浆。注浆完成后,用清洗剂清洗多功能泵和附件。
4 效益分析
4.1 提高了围岩的稳定性 罗克休泡沫材料含有树脂和催化剂,将其注入煤岩层后仅需几秒即可发生化学反应,生成具有高膨胀率的聚酯类产物,这种材料在围岩松动圈裂隙中快速膨胀,能够将松散的矸石粘结为一体,使得围岩恢复原有的抗压能力,提高其整体性能。注浆两个月后观察围岩的变化,未发现破碎或变形的岩体。
4.2 确保了施工人员的安全 冒顶区多为破碎性岩体,顶板断裂,仅凭人工监护顶板危险系数大,人员安全缺乏保障。用注射罗休克泡沫代替人工监护,不仅能将破碎的顶板和岩体快速粘结,而且无需施工人员在冒顶现场实时监护,因而在一定程度上避免了人员伤亡。将罗克休泡沫注入裂隙岩体中,大大改善了围岩的破碎状态,冒顶事故得到了有效控制。
4.3 降低了劳动强度 按照常规的做法,通常采用架棚、穿梁、打木垛法或采用锚杆、锚索支护法来加固冒顶区,这些加固措施的作业环境差,工作任务繁重。而通过罗克休材料加固围岩,不仅工序简单,而且工作量小,劳动强度低。
4.4 加快了施工速度 将罗克休注入裂隙围岩中只需几秒钟即可迅速发生反应,并快速硬化,作业时间短,不会对后续工序产生大的影响,适用于隐患部位的“急救”处理。
4.5 主要缺点 通过罗克休加固裂隙,相比于一般的加固措施来说造价较高。而且罗克休材料中所含的树脂、催化剂能够轻微腐蚀人体皮肤,因此要求作业人员必须佩戴防护用具,并且要谨慎操作,以免伤及人身。
5 结语
综上所述,罗克休具有良好的抗压能力,且操作简单,适应性强,有很好的防火性能,灵活机动,快速及时,高效等优点,是比较适合冒顶区域充填工作的材料。因此,利用罗克休的各项优点服务于矿井建设,有很好的推广价值。
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