一、注漿加固材料恒安充填I(lǐng)號(hào)工程概況

    煤礦其采面由于受地質(zhì)條件的影響，采面架出現(xiàn)片幫冒頂，造成架子傾斜影響采面安全生產(chǎn)，同時(shí)伴隨采面頂板涌水量大，給采面帶來發(fā)生次生災(zāi)害的危險(xiǎn)。影響了該礦正常的安全生產(chǎn)為了確保安全生產(chǎn)及采面順利安全推進(jìn)，現(xiàn)欲通過化學(xué)注漿加固、充填治理達(dá)到以下目的及預(yù)期效果：

需對(duì)冒頂區(qū)域進(jìn)行注化學(xué)漿加固。

既加固頂板冒落的松散煤體。通過注射化學(xué)漿液將煤層松軟區(qū)域進(jìn)行加固，防止后期引發(fā)安全隱患。由于冒落區(qū)域涌水量較大會(huì)對(duì)化學(xué)漿液產(chǎn)生影響，所以效果會(huì)因現(xiàn)場(chǎng)有水情況下，出現(xiàn)發(fā)泡，抗壓、抗剪等參數(shù)的改變，直接影響產(chǎn)品的使用效果。

二、注漿材料

1、注漿加固材料：恒安加固I號(hào)

本產(chǎn)品為雙組份有機(jī)樹脂材料，用于加固松軟破碎巖層、易片幫煤壁。注漿樹脂以低粘度的液體混合注入破碎煤、巖體裂隙后，能迅速反應(yīng)并凝固，生成高強(qiáng)度、高韌性的樹脂固化物，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎煤、巖體的加固及對(duì)裂隙的封堵。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

高強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度高，牢固、持久粘合煤層

高韌性：韌性及變形能力強(qiáng)，適應(yīng)巖層變形

低粘性：易滲透到微裂隙中、阻燃。

技術(shù)指標(biāo)：

本產(chǎn)品完全符合國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局頒布的《煤礦加固煤巖體用高分子材料AQ1089-2011》指標(biāo)要求。

適用范圍：

加固破碎煤、巖體，松散煤壁、煤柱、頂、底板

掘進(jìn)工作面超前加固

控制回采工作面片幫

加固密閉墻及周圍破碎體，封堵破碎煤、巖體裂隙 瓦斯抽采封孔

技術(shù)數(shù)據(jù)見下表：

                      恒安加固I號(hào)雙組分漿液性能

序號(hào)

項(xiàng)   目                    漿液性能

           樹脂 催化劑

1 外觀           無色透明液體 深棕色油狀液體

2 漿液密度/g/cm3    1.010~1.040 1.220~1.240

3 初始粘度/mPa?s      130~260 240~359

4 混合體積比         1   1

5 反應(yīng)開始時(shí)間（20℃）S      65~90

6 反應(yīng)結(jié)束時(shí)間（20℃）S     110~150

                            恒安加固I號(hào)      固化物性能

序號(hào) 項(xiàng)      目     固化物性能

1 抗壓強(qiáng)度/MPa             ≥         60

2 抗拉強(qiáng)度/MPa             ≥         35

3 拉伸剪切強(qiáng)度/MPa         ≥         12

4 粘結(jié)強(qiáng)度/MPa             ≥         4.5

5 膨脹倍數(shù)                 ≥       1.2~2.5

6 反應(yīng)溫度/℃              ≤         140

注：固化物性能的測(cè)定試齡期為24小時(shí)

2、注漿加固材料恒安充填I(lǐng)號(hào)：恒安充填I(lǐng)號(hào)產(chǎn)品是一種由兩種成份組成的注射產(chǎn)品，用于中空充填，隔絕空氣和瓦斯以及加固斷裂程度高的地層。注射恒安充填I(lǐng)號(hào)泡沫使用一臺(tái)泵和一只混合槍。容積以4比1混合樹脂和催化劑，發(fā)生快速反應(yīng)生成泡沫，接著產(chǎn)品會(huì)快速膨脹到原體積的20~30倍。膨脹后，恒安充填I(lǐng)號(hào)泡沫在幾分鐘內(nèi)硬化。其反應(yīng)的快速，高膨脹率，良好的抗壓能力以及突出的抗靜電性能，可以取得經(jīng)濟(jì)的、快速的、安全的充填效果。憑借其耐火等級(jí)，同適用于地下熱源的密閉和地下礦井的防火。

   恒安充填I(lǐng)號(hào)具有快速膨脹性能，施工簡(jiǎn)單，其注入煤矸石空隙中后，迅速膨脹，對(duì)其進(jìn)行包裹和裂隙充填，使得在頂上形成具有一定穩(wěn)定性的人工假頂。并且對(duì)架上冒空區(qū)內(nèi)進(jìn)行充填，使其與頂板充分接頂，阻止氣體集聚，封堵裂隙，恒安充填I(lǐng)號(hào)泡沫的技術(shù)數(shù)據(jù)見下表：

1．  基本成分                  樹脂      催化劑

   20℃時(shí)的密度（g/cm3） 1.2     1.5

   儲(chǔ)存溫度（℃）          5-20     5-40

   20℃時(shí)的儲(chǔ)存期限（月）   3     12

2.聚合產(chǎn)品

  混合比例（體積比）        4:1

  反應(yīng)時(shí)間                2:00min

  膨脹倍數(shù)                20-30

  10%變形時(shí)的抗壓強(qiáng)度         100-200kPa

  阻燃性                不燃

三、恒安加固I號(hào)漿液工程應(yīng)用典型特性

1)  漿液固結(jié)體的網(wǎng)絡(luò)骨架作用

漿液經(jīng)擠壓或滲透到圍巖縱橫交錯(cuò)的裂隙中固結(jié)后，會(huì)在圍巖中形成網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)。漿液固結(jié)體呈薄厚不一的片狀或條狀，幾乎可相互連通形成網(wǎng)絡(luò)骨架，恒安加固I號(hào)化學(xué)材料和煤體的固結(jié)體具有良好的韌性和粘結(jié)性，當(dāng)外載增加時(shí)，固化材料發(fā)生變形但不破壞，載荷主要由強(qiáng)度較高的煤巖體承擔(dān)，這樣圍巖的破壞條件由原來的裂隙弱面強(qiáng)度條件向接近煤巖體強(qiáng)度條件轉(zhuǎn)換化。當(dāng)煤巖體應(yīng)力超過煤體強(qiáng)度發(fā)生較大變形時(shí)，固結(jié)材料的網(wǎng)絡(luò)以其良好的韌性和粘結(jié)強(qiáng)度起到骨架左右，提高圍巖的殘余強(qiáng)度，限制圍巖破壞的擴(kuò)展，從而改善維護(hù)狀況。

2）充填壓密及轉(zhuǎn)變圍巖破壞機(jī)制的作用

漿液在泵壓的作用下，除了將一些較大的裂隙充填滿，還可以將一些充填不到的封閉裂隙和小裂隙壓縮，甚至使其閉合，提高圍巖的彈性模量和強(qiáng)度。

經(jīng)過注漿固化后，裂隙內(nèi)充滿固結(jié)材料，加上固結(jié)材料對(duì)裂隙面的粘結(jié)作用，使裂隙端部的應(yīng)力集中大大削弱或消失，從而使圍巖的破壞機(jī)制發(fā)生轉(zhuǎn)變。另外，當(dāng)圍巖中存在較大的裂隙，裂隙附近的巖體處于二向應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)裂隙內(nèi)充滿固化材料或壓密后，將變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)，而巖體在三向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的強(qiáng)度比二向時(shí)顯著增大，并且脆性減弱、塑性增強(qiáng)。從受力狀態(tài)來看，注漿固化也起到了轉(zhuǎn)變巖體破壞機(jī)制和提高圍巖強(qiáng)度的作用。

3）提高圍巖體強(qiáng)度

通過注漿，能夠改變?nèi)趺娴牧W(xué)性能，即提高裂隙與煤巖體之間的粘聚力和內(nèi)摩擦角，增大巖體內(nèi)部塊間相對(duì)位移的阻力，從而提高煤巖體的整體穩(wěn)定性。

4）形成承載結(jié)構(gòu)

通過注漿加固，可以使松散煤巖體重新膠結(jié)成整體，形成承載結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮煤巖體的自穩(wěn)能力。

5）改善賦存環(huán)境

破碎煤巖體通過注漿加固，提高了煤巖體的整體承載能力，提高其整體性能，在工作面推進(jìn)過程中不出現(xiàn)片幫冒頂現(xiàn)象。

四、構(gòu)造帶注漿加固實(shí)施原則

（1）提前注漿原則。在工作面推進(jìn)前提前進(jìn)行注漿，把松軟破碎的煤巖體加固成一整體，保證工作面在過構(gòu)造帶時(shí)不易出現(xiàn)片幫冒頂現(xiàn)象，加快工作面的推進(jìn)速度。

（2）均勻注漿原則。注漿孔要均勻布置，最大限度的使?jié){液在松散煤巖體中能夠均勻滲透，從而達(dá)到整體加固煤體的效果。