马丽散在许疃煤矿7219综采工作面的应用

【摘 要】大采高综采具有很大的优势，已成为淮北矿业许疃矿综采主要发展方向。我们回采的7219工作面是许疃矿乃至淮北矿业迄今为止最大的大采高综采工作面，我们通过对煤壁注马丽散进行加固，很好地解决了大采高掉顶片帮的难题，对指导以后的生产尤其大采高顶板管理具有很强的指导意义。

【关键词】大采高；马丽散；片帮；掉顶；加固

7219工作面位于81采区上山南翼第5阶段，北到81采区上山保安煤柱，南及东均到81采区边界，西至7217工作面（尚未准备）。地面标高+25～+25.6，工作面标高-429.8～-474.2。72煤层属于二叠系下石盒子组，上距71煤层间距0.7～1.6m，北端分岔，本工作面绝大部分处在合并区。煤层底部发育一道厚0.2m煤线，一般距72煤层1.6m左右。72煤下距82煤层间距11.7～15.78m，平均14.4m。煤层结构复杂，一般含两层夹矸（总厚平均0.4m）。煤岩特征：黑色，玻璃光泽，半暗型。72煤层主要以FM为主，煤质，以中等挥发份为主的低灰，强粘性，酸性灰渣，以块状和碎粒状为主。工作面采用单翼走向长壁式采煤法，后退式回采，自然垮落法处理采空区，走向长度420m，采长168m，面积70560m2，平均采高5m，循环进度为0.8m。

由于该面是我矿的第一个大采高工作面，在实际回采中工作面部分区域由于遇到地质构造出现了煤体较为酥软、顶板破碎易冒落、支架支护顶板差的情况。为保证回采工作的顺利进行，经矿领导研究决定，采取向工作面煤体注马丽散的措施使破碎煤体胶结形成较为坚固的整体，以使支架更加有效地维护顶板。

1.工作面注马丽散前后情况

该面是2009年12月6号正式投入生产，注马丽散前由于60架-96架顶板破碎，该段煤层片帮、漏矸、冒顶事故频发，工作面基本每天都在重复着冒顶—维护—再冒顶—再维护的恶性循环，严重影响了回采进度。后来决定向工作面片帮、冒顶区域开始注马丽散加固煤体控制顶板后，情况开始逐渐好转，机组割煤时片帮明显减少，煤壁基本能保持住被截割状态，甚至出现难以截割的效果，顶板离层、漏矸也得到了有效控制。

2.马丽散简要介绍

马丽散是一种低粘度，双组分合成高分子—聚亚胺胶脂材料，用于松散煤体的加固和水流入口的封闭。其粘合力和机械性能极好，易与松散煤体产生高度粘合，能有效地加固和密封处理区域，提高松散煤体的整体性和受力性能。其特点是：

（1）粘度低能很好地渗入细小的裂缝中。

（2）极好的粘合能力，易与煤（岩）体粘合，又能增加煤（岩）体的机械性能。

（3）提高煤（岩）体的机械阻力和支撑力。

力学试验表明：松散岩体被马丽散充填后平均单向抗压强度为65.8MPa，塑性变形开始载荷值在150kN以上，平均凝聚力为10.2MPa。

马丽散的使用范围：加固裂隙发育和不稳定地层；封闭水流入口；密实地层；岩石加固；锚杆的密封。

3.马丽散作用机理

当采用高压灌注进行堵水时，树脂和催化剂混合发生化学反应或遇水产生膨胀，自身反应或发泡生成多元网状密弹性体，当它被高压推挤，注入到煤岩层或混凝土裂缝（在高压作用下可以使煤岩层的闭合裂隙张开），可沿煤岩层或混凝土裂缝延展直到将所有裂隙（包括肉眼难以觉察的裂隙及在高压作用下重新张开的裂隙）充填。在封堵裂隙加固煤岩层时，煤岩层不含水时产品膨胀率也相应变小（膨胀倍数为2～4倍），高压推力将马丽散压入并充满所有缝隙，达到止漏目的，成品抗压介于25～38Mpa；在遇水后（掺水）时产生关联反应，发生膨胀，在膨胀压力的作用下产生二次渗压（膨胀倍数为20～25倍），高压推力与二次渗压将马丽散压入并充满所有缝隙，从而达到止漏目的，成品抗压介于15～25Mpa，可以说马丽散是堵漏材料尤其是堵水材料中性能最好的一种。

4.注马丽散的操作步骤

（1）凿眼及钻孔，在工作面顶板完好处利用风煤钻向顶板破碎处以45°仰角打注浆孔，孔深6m、直径27mm，注浆孔打设一个布置一个，埋设注浆管，循环进行。

（2）注浆孔施工完毕，埋入专用注浆管，孔内1.5m-1.8m处安装封孔器进行封孔，在注浆前根据注浆需要安装阀门和连接短节，与注浆泵出料管连接，准备注浆。

（3）在注浆前按照设定的顺序，先连接好注浆管路，接好压风，与注浆泵连接牢靠，把吸料管插入料桶进行开泵注浆，注浆开始后注浆人员随时观察注浆情况，发现情况应随时处理。如需停泵时，按照先卸压后停风的顺序进行操作检修。每孔注浆量以顶板返浆为准，但不宜过大，根据现场情况及顶板裂隙随时掌握注浆量。

（4）注浆时每孔间距1.5m左右，依次注好每一个孔眼所在范围的伪顶及煤帮，然后按照上述步骤依次进行下一步注浆工作，注浆孔也可以根据井下实际情况确定其孔距及深度和注浆位置。

（5）把多功能泵及其附件组装检查好并把注射枪固定住。

（6）开始注浆，把两根吸料管分别插入马丽散树脂和催化剂桶中，活塞在马达的作用下运动，由于压力的作用使原料经过活塞进入输料管，输送到注射枪里，通过注射枪注入地层，原料渗入裂隙，进而快速反应到加固的目的。

（7）停止注浆，用树脂冲洗管路和混合枪。

5.马丽散加固应注意的事项

（1）若压力过高，注浆速度过快，浆液会从钻孔和封孔器之间，或煤（岩）裂缝中渗漏，应根据施工区域煤（岩）体的松软程度，合理控制注浆泵压和注浆速度，给液体流动留有一定时间。

（2）确保注浆泵的动力源质量，即风压足够且供风质量良好，无水、颗粒等杂质。若风含水量高，容易淹注浆泵，造成中途停泵，致使注浆失败，造成材料浪费。

（3）注浆结束后，严禁用机械油以外的介质如水等液体冲洗机具，或冲洗不彻底，造成堵管。

（4）施工人员在施工过程中，严禁皮肤直接接触液体，以防伤害。

6.马丽散加固的优点

（1）操作简单。与传统的注浆方法相比，该方法易于操作，便于掌握，不需要专门培训即可实施，材料设备简单，易搬运，劳动强度低。

（2）安全可靠。由于设备简单，施工中易于观察，一旦发现故障便于处理。

（3）加固效果明显。注浆后，原来比较破碎的顶板很快彼此粘合，上覆岩层的整体性提高，杜绝了漏顶事故的发生，为打锚索固定槽钢，回撤工字钢棚、腿及点柱等施工提供了安全保证。

（4）快速固结。马丽散及催化剂液体在注入煤（岩）体后1.5～3h后固结，保证了正常的打锚索工序等施工，提高了工作效率。

（5）节省材料。注浆前不需要喷浆封闭顶板，若顶板非常破碎有大的裂缝，只需要棉纱等材料填堵即可，与传统的加固方法相比每平方米降低成本达98元。

7.马丽散存在的不足

（1）经马丽散加固的煤体异常坚固，采用机械方法很难将煤破碎成合格的块度，为选煤工作增加了不小的难度。

（2）马丽散之类的聚氨脂泡沫，具有很强的刺激性气味，有时整条巷道，甚至整个采区都会充满强烈的气味，使作业环境恶化。

（3）马丽散是否会影响人体健康目前尚不明确。

8.结论

通过实践证明，注马丽散是一种应用化学方法加固顶板的新技术，它能有效改善围岩松散结构及机械性能，增强围岩的整体强度，杜绝零打碎敲的顶板事故，无论从安全效果，还是从经济效益看，都比较优越于其它加固破碎顶板方法，特别在沿断层施工、异常破碎带等围岩状态极差的环境下应用，效果更加明显。但是其存在的不足也不容忽视，尤其是它是否会影响人体健康的问题，亟需从医学上提供一个强有力的证据。