引言
申南凹焦煤有限公司20101運輸順槽設計沿2#煤層頂板掘進，運輸順槽斷面：寬×高=4.5 m×3.2 m,采用錨網+錨索聯合支護方式，選擇EBZ160型掘進機掘進施工，掘進153 m后巷道迎頭揭露巨型褶曲地質構造，煤層層理紊亂、裂隙發育，松軟破碎的煤巖體急劇上移引發上覆煤體垮落、冒頂，范圍約：寬×長×高=6 m×7.5 m×10 m,冒落體積大于450 m3.為安全有序處理冒頂區，并保證正前掘進巷道的安全、支護質量和掘進速度，決定采用石家莊國盛礦業科技有限公司生產的高分子聚合物固特瓏超前注漿加固頂板、馬浮因充填高冒區的技術方案來保障施工。
1 固特瓏化學漿充填加固冒頂區的應用原理
石家莊國盛礦業科技有限公司自主研發的有機高分子注漿材料固特瓏、馬浮因均由體積大致相等的A、B兩種組份組成，當使用特定的化學注漿泵將A、B兩種化學原料等量壓注到破碎煤巖體或充填到冒頂區空洞后，經混合器攪拌充分混合后即發生一系列復雜、連鎖的化學反應，可生成對煤巖體具有較高粘結性的有機彈性固結體，其混合粘結作用改善了松軟破碎煤巖體的受力結構和物理力學性能，有機彈性固結體在破碎煤巖體內膨脹、滲透、充滿整個裂隙面形成網絡骨架，把松散的煤巖體粘結到一起，或充填飽滿整個冒頂空洞區域，支撐控制圍巖的進一步垮落和片幫，對整個破碎圍巖和冒頂區起到補強加固、充填密實作用[1].漿液滲透至所有裂隙后，松散煤巖體粘結為一體，增強整體性和抗壓性能，不易片幫、冒落，完全封堵漏風、漏水裂隙，達到加固巷道圍巖、充填支撐空洞區域、防治瓦斯積聚、保障快速掘進的目的[2].
2 技術方案
2.1 實施范圍
結合20101運輸順槽現場冒頂區段松散破碎圍巖的具體地質條件，確定迎頭巷道注漿段長度為15 m,高冒區長度8 m,充填假頂厚度按3 m計算，充填體積約360 m3,視巷道冒頂變化情況決定是否繼續注漿加固和充填。
2.2 技術參數
根據20101運輸順槽冒頂區域的具體特點和注漿充填并加固的施工工藝要求，設計采用預先搭設假頂防護網骨架方案。采用5 m~6 m長的DN65 mm水管，一端搭設最前U型鋼棚梁之上，另一端伸到冒頂區，并排6根~10根，其上鋪設金屬網和破舊風筒布，形成假頂骨架，其上快速充填馬浮因 （MF-2） 膨脹材料，形成約3 m厚的充填體假頂支護層，達到假頂支撐區和落渣沖擊緩沖區，保護支架不受沖擊變形。
冒頂區交錯布置6根~8根注漿管路，均從最前支架向冒頂區延伸，根據具體鉆孔注漿量及跑漿、漏漿頻率，及時調整和糾正注漿管間排距、長度和傾斜角度，重點技術措施為對冒頂區的正頂上部適當加大注漿量，加快注漿速度，達到快速控制頂板和圍巖的目的，鉆孔布置示意圖如圖1.充填結束后，根據現場裂隙發育程度、松散破碎程度和漿液擴散凝固狀況，適時改進冒頂區超前注漿加固施工工藝步驟，靈活應用預先超前固結4 m再向前掘進支護3 m的技術措施，掘進斷面布置三花眼單排注漿孔，孔深6 m~6.5 m,注漿鉆桿長5 m,孔徑Φ42 mm,孔間距0.7 m~1.5 m.每個注漿循環預計布置5根~7根一次性注漿鉆桿，均從開挖巷道斷面開孔布管，在一個平面內均勻展開，鉆孔垂直或斜交向上布置以保證漿液均勻擴散。
依據20101運輸順槽掘進地質資料、冒頂區煤巖體的支撐強度及巷道圍巖條件，要求巷道管道供壓風風量大于3 m3/min,供壓風額定壓力大于0.5 MPa,設計注漿終孔壓力3 MPa.
依據煤巖體的裂隙發育程度、圍巖破碎程度、注漿終孔壓力和類似注漿工程經驗數據，綜合確定單孔化學漿注漿量180 kg~220 kg,實際施工時通過調整漿液的膠凝速度、膨脹倍數、滲透性和注漿終壓，保證實際有效擴散半徑不小于1.2 m.
2.3 注漿材料
結合20101運輸順槽具體情況，采用有機高分子化學加固材料固特瓏 （GN-5型） 和充填材料馬浮因（MF-2型） 相結合的注漿方案，注漿加固圍巖和充填高冒區。
固特瓏、馬浮因均是高分子聚合物添加各種輔助添加劑來調節反應速度、膨脹倍數、阻燃指數和粘結強度，輔助添加劑幫助漿液在煤巖體中具有較好的滲透性，與煤巖體達到較高粘合力，在均衡壓力作用下可滲透到微裂隙之中，混合后反應體膨脹凝固，形成致密的網絡骨架體 （固結體），對松散破碎帶起到固結作用、對空洞區域起到充填支撐作用。
3 施工工藝
施工工藝：標注鉆孔→風動鉆孔→探孔檢查鉆孔質量→安裝注漿鉆桿并封孔→封孔固結鉆孔→準備漿液→開泵注漿→擴散并凝固→檢查注漿質量→驗收。
4 注漿設備
鉆孔采用Y28型風動鑿巖鉆機或風動錨桿鉆機打眼，并選擇配備對應長度的鉆桿和注漿鉆桿。封孔、注漿均采用QB6C型氣動高壓雙液化學注漿泵，與注漿設備配套的動力源壓風進風管路為Φ25 mm或Φ19 mm高壓風管，高壓混合液出漿管規格為Φ10 mm鋼絲管。
5 結語
應用固特瓏化學注漿超前加固技術，進行20101運輸順槽松散破碎段巷道圍巖及冒頂區的支撐與充填支護，能有效改變圍巖松散結構，提高煤巖體整體強度和完整性，增強施工安全可靠性，提高巷道掘進速度，是具有較大推廣應用前景的一項實用新技術。采用馬浮因高分子聚合物材料對高冒區實施超前充填支撐是改進煤礦巷道支護技術手段的又一創新舉措，是提高礦井生產效益和安全性的一種行之有效的方法。
參考文獻：
[1] 劉鳳鳴。固特瓏注漿材料在綜采面過斷層中的應用[J].能源與節能，2014（12）：182-183.
[2] 馬國學。煤巖體化學注漿加固技術應用研究[D].北京：中國礦業大學（北京），2007.
