掘进过断层带及处理冒顶中化学材料的应用

摘 要：峻德煤矿采用了瑞米充填/密封Ⅲ号对巷道冒落空间进行充填达到了良好的充填效果在掘进中使用瑞米Ⅰ号加固待掘岩体围岩增加了待掘岩体的强度。

关键词：充填；加固；断层；冒顶；破碎岩体

0.引言

矿井施工中岩巷掘进经常穿断层破碎带和不稳定岩层，且经常发生顶板抽漏和冒顶事故，造成极大的施工困难和安全隐患；特别是在煤层含水较大的情况下，难度和危险更加明显。运用化学材料对高冒区进行充填和对待掘岩体进行加固是一项很好的施工技术，与传统的使用木垛等常规措施相比，能有效地封堵瓦斯积聚空间、抑制瓦斯涌出，降低掘进成本，提高施工安全性，且施工工艺简单，可取得良好的技术经济价值。

1.工程概况

峻德煤矿位于鹤岗矿区南麓，地质条件复杂，特别是矿井南部断层发育、煤层含水大。随着矿井生产能力的提高和面临不可再生资源紧缺的现状，本着建设资源节约型社会的目的，峻德煤矿加大了南部区域的开发力度。一水平南三区回风巷就是南部三区的总回风巷道，该区岩（煤）层含水大，且为未疏干区，围岩极不稳定，整体性差，遇水膨胀，巷道穿F7断层带过程中发生抽顶事故。

2.施工方法

在处理该事故过程中，采用瑞琪米诺桦公司生产的瑞米充填/密封Ⅲ号（该材料为无机粉料，发泡率高，阻燃，能承受一定变形），对冒落空间进行充填，达到良好的充填效果。在继续掘进中使用瑞米Ⅰ号（该材料高粘结强度，发泡膨胀，遇水反应），对待掘破碎岩体进行加固，保证了待掘岩体的整体性、稳定性。

2.1冒顶处理

常规过冒顶区的处理是架棚、打木垛接顶、喷浆封闭。这不仅工程量大、危险系数高，还留下了安全隐患。采用化学材料充填技术不仅施工工艺简单、施工安全系数高，并杜绝了瓦斯积聚的隐患。

首先在冒落处的浮岩上向前进方向打穿楔，然后在穿楔上铺设一层草袋子，将冒落空间与掘进巷道隔离开，防止化学材料流入巷道。再在冒落区边缘向后两米处向冒落空间顶部打φ45mm的注浆孔与冒落空间顶部贯通，最后将注浆管插入至冒落空间顶部，通过专用注浆泵将瑞米充填/密封Ⅲ号注入冒落空间。瑞米充填/密封Ⅲ号在冒落空间内快速反应发泡堆积并短时间内凝固，达到充填冒落区的目的。

要点：

要根据冒落空间的大小和形态确定注浆孔的数量和布置形式以达到良好的充填效果。瑞米充填/密封Ⅲ号的水灰比为1：1，要严格控制其比例，保证发泡率、凝固时间和凝固后的强度；其凝固强度在0.2—0.4MPa；该材料使用量为80―100kg/m?，凝固时间为50―70s。

2.2断层带的处理

为保证在继续掘进时安全施工不发生冒顶施工，我们使用了瑞米加固Ⅰ号对待掘岩体及其围岩进行加固。首先延巷道轮廓线，呈与巷道轮廓线法线方向60°向待掘岩体布置4m深钻孔，然后使用专用风动注浆泵和混合枪向岩体注入瑞米加固Ⅰ号，瑞米加固Ⅰ号注入破碎岩体后发生反应，凝固生成高强度树脂材料将破碎岩体胶结，实现对破碎岩体的胶结加固作用，使破碎阳台形成整体完整的岩体。

要点：

使用瑞米加固Ⅰ号加固岩体配合超前支护技术是顺利通过断层破碎带的关键；瑞米加固Ⅰ号增强了围岩的粘结力、固结围岩并提高了围岩的稳定性和承载能力。其抗压强度大于50MPa、粘结强度大于4 MPa，足以满足施工需要。

3.结语

这两项技术的应用不仅缩短了工期2个对月，节约资金30余万元，还有效地解决了常规处理冒顶过程中的劳动强度大、危险性高的难题，为在破碎岩体中掘进提供了一种有效的方法。

作者简介：刘广战（1963.6-），男， 本科，现任龙煤集团股份有限鹤岗分公司峻德煤矿副总工程师。