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羅克休泡沫處理大冒頂事故技術的實踐

文檔作者：王昕劉紅崗郭坤文檔來源： 1．江蘇徐州醫藥高等職業學校；2．中國礦業大學·		點擊數：	更新時間： 2022年12月09日
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第16卷第2期
2007年2月
中 國 礦 業
CHINA M INING M AGAZINE
VoI．16，No．2
February 2007
羅克休泡沫處理大冒頂事故技術的實踐
王 昕 劉紅崗 郭 坤
(1．江蘇徐州醫藥高等職業學校·徐州221008；2．中國礦業大學·徐州221008)
摘要：羅克休泡沫是一種具有高膨脹性的樹脂產品，由于該材料具有反應速度快、膨脹系數大、
性能穩定、抗水性好、受力性能好等優點，特別適用于復雜地質條件下的高冒巷道充填。本文通過該材
料的一個應用實例，介紹了羅克休泡沫高冒充填技術，該技術在工程實踐中還具有操作方便、施工速度
快、便于安全施工等優點，從而取得了較好的綜合效益。也證明了該技術具有較強的工程通用性，具有
在相似條件下的推廣價值。
關鍵詞：羅克休泡沫大冒頂充填技術實踐
中圖分類號：TD265．3 4 文獻標識碼：A 文章編號：1004-4051(2007)02—0060—03
APPLICATIoN oF LUoKEXIU FOAM I'o
HANDLE THE MASS CAVING CAVITY
W ang Xin Liu Honggang Guo Kun
(1． Jiangsu xuzhou Medicine Higher Vocational SchooI．Xuzhou 221008：
2．China University of Mining and Technology·Xuzhou 221008)
Abstract：Luokexiu foam is a kind of expansive resin product，it is suitable for the packing of the mass
caving zone in complicated geological conditions for its merits such as high reaction speed，the huge expand—
able volume，the stable chemic quality and its good bearing capability，etc．This paper presented the packing
technique for heavy roof falling zone through one of its applying instance；In the field practice，the collapsed
zone rock mass was controlled successfully。the technology has gained good total efficiency with its easy op—
eration，high working speed，being suitable to safe working，etc．The engineering case also showed that the
new packing technology was an effective way to deal with the similar mass—caving instance．
Key words：Luokexiu foam Mass caving packing Technology Practice
隨著我國經濟的快速增長，對煤炭和金屬等資
源的需求也在急劇增加，而淺部埋藏的資源逐漸減
少，深部和各種復雜地質條件下的資源亟待大量開
采出來，伴隨而來的復雜冒頂事故也越來越多，大
冒頂現象也越來越普遍；而以往地下工程中的冒頂
事故，多發生在簡單地質條件下，冒頂范圍較小，
處理方法比較簡單，例如錨網噴法和金屬支架木垛
法等。但是，對于復雜地質條件下的大冒頂事故，
傳統處理冒頂事故的方法越來越顯露出其局限
性0 ，例如當大冒頂區的圍巖較破碎，或者在地
下水等因素作用下不能自穩時，如果采用錨網噴支
護，錨桿施工質量無法保證，施工安全性也無法保
收稿日期：2006—09—27
作者簡介：王聽(198O一) 女 江蘇徐州人 2002年畢業于武
漢科技大學土木工程專業 獲學士學位 現主要從事土木工程施工
與管理工作
證；而采用金屬支架木垛法時，施工過程中易再次
發生冒頂，并且金屬支架不能有效地封閉圍巖，不
能阻止圍巖的風化、泥化，一段時間后冒頂處會再
次破壞。因此，必須采取新技術處理大冒頂事故，
而新型高膨脹性聚合材料一羅克休泡沫高冒充填技
術，則可以很好地解決這一難題。
羅克休泡沫是由樹脂和催化劑兩種成分組成的
新型聚合材料產品，膨脹倍數為25～30倍，成型
后性能穩定，具有良好的柔韌性，在受壓時，可以
變形但不開裂，用于高冒充填以及加固地層具有充
填速度快，施工安全性好，長期穩定性好等優點，
本文結合一個工程實例，介紹采用羅克休泡沫處理
高冒區的技術。
1 羅克休泡沫性能特征
1．1 羅克休泡沫性能特征
羅克休泡沫由樹脂和催化劑兩種成份組成(其
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第2期 王聽等：羅克休泡沫處理大冒頂事故技術的實踐
產品性能見表1和表2)，具有高膨脹性，膨脹后
體積為原體積的25～30倍，泡沫反應迅速，常溫
下20～30秒即可反應完畢，10～15度時3～5分
鐘內膨脹結束，并在20分鐘內硬化，不需要防漏
支架，有良好的抗壓能力(0．2MPa左右)，經得
起巖層的運動；不蔓延火焰，因此，可以用于高冒
充填、加固破碎程度較高的地層、堵裂隙水、密封
料其性能明顯優于酚醛樹脂、脲醛樹脂泡沫，這兩
種泡沫材料脫水后會形成裂紋，從而形成漏風通
道。羅克休泡沫的性能也優于水玻璃凝膠和高分子
吸水樹脂，這兩種材料需定期補充注漿或注水，才
能保持其充填和封阻裂隙的功能。
羅克休泡沫施工方便，施工時通過一臺泵和一
支混合槍，以4：1的體積混合樹脂和催化劑，發
空氣和瓦斯以及防滅火、構筑防火墻等。該泡沫材 生快速反應生成泡沫。
表1 羅克休注射前后技術參數
1．2 高冒充填材料用量計算式
Q — K x V x d／(25 x 72) (1)
式中Q一材料用量，桶；
K一材料富裕系數，取K一1．1；
一空洞體積，rn。；
72一發泡倍數，72—25～30；
d一羅克休泡沫密度，t／m。，一般取1．26；
25一每桶容積，kg。
2 試驗巷道概況
馬鋼集團和睦山礦，在二期工程建設過程中，
一300m水平主并井筒北部10m 處，巷道掘進頭發
生了較大的冒頂事故； 冒頂區總長度在6～10m左
右， 冒落高度達10m以上。通過現場勘查，發現
該礦一300m 水平車場巷道圍巖主要為細砂質泥
巖，圍巖整體性較差，承載能力較低，遇水或吸濕
后，具有明顯的軟化性；原采用工字鋼梯形支架和
槽鋼拱架支護，在掘進過程中已發生過冒頂現象，
初次冒頂高度在2～5m，拱架上架設了大量的坑
木，但接頂效果不好，二次冒頂引起金屬支架全部
垮落失穩，冒落的矸石極破碎，已將整個巷道斷面
埋住，無法正常掘進，嚴重影響了施工進度。該礦
其它地段也發生過冒頂事故，但是規模較小，都采
用金屬支架和木垛法處理，治理效果不理想，冒頂
區巷道不能保持穩定狀態，變形較大，隱患較多。
經過對各種處理方案的綜合比較，最終確定對冒頂
區注射羅克休泡沫，之后采用錨注支護通過冒頂
區。
3 高冒充填方案
3．1 施工方案
首先，采用木板在冒頂區外側對冒落區進行封
閉，封閉迎頭后對冒頂區采用泡沫樹脂進行充填，
從而對冒頂區上部圍巖形成有效的控制，可避免出
現再次垮落；然后再進行正常的二次掘進，并采用
錨注和錨索進行加固支護。
3．2 羅克休泡沫充填施工工藝
施工工藝為：①用木板封閉冒頂區并打眼、埋
設注漿管、安裝封口器；② 連接壓風管至專用泵、
高壓膠管連接注射槍和注射泵；③將三根吸液管分
別插入兩個裝有樹脂桶和一個裝有催化劑桶內；④
調試注漿泵并注漿、停泵后用溶有火堿的水洗泵；
⑤用水沖洗機具直至拆卸注射槍。若是多孔換位注
射時，當發現壓力上升到10MPa時說明已注射不
進去，應換孔。換孔注射羅克休泡沫的步驟如下：
① 關閉氣泵，打開催化劑管路卸載閥回流卸載，
關閉注射槍截止閥；② 開泵，用樹脂沖洗管路和
槍，再關泵；③ 換孔，關閉卸載閥，開截止閥，
開泵繼續注射。④ 循環① 一③ ；⑤ 全部孔注射完
畢后，關泵，換清洗劑，拆卸注射槍與注射管接
口，開泵清洗管路與注射槍。
施工注意事項。注漿量根據現場巖石破碎程度
與空頂空間大小決定。必要時應加強施工地點附近
巷道的支護，以防止施工過程中發生新的冒頂。應
保證鉆孔的孔深及孔位，從而保證漿液在有效擴散
半徑內膨脹，保證的注漿效果。注漿人員在施工
中，應注意查看注漿量及擴散范圍，準備好棉紗、
木楔以封堵漏液區域，保證加固效果。在施工現場
操作注漿泵人員應注意觀察如下內容：壓力表的數
值；樹脂和催化劑的混合比；安全閥；泵活塞的運
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中國礦業 第16卷
動速度。當氣溫超過3O℃ 時，應不使用注射管而
直接用注射槍；氣溫低時，應相應加快注射速度。
當施工注射時備足原料，避免空吸時損壞活塞。催
化劑有腐蝕性，施工要配帶防護眼鏡和橡膠手套。
4 綜合效益分析
采用羅克休泡沫充填高冒區巷道具有突出的綜
合效益：
(1)施工強度小，操作方便
過去處理冒頂事故，一般采用的是架棚搭木垛
法、錨網索支護法、注水泥漿法等，工作量大，施
工環境差。而注射羅克休泡沫是一種新穎的化學加
固方法，施工時只需及時更換料桶即可，因此，操
作方便，體力消耗較小。它是由樹脂和催化劑兩種
基本成分，注入煤巖層幾秒鐘后，經過化學反應生
成的聚亞膠脂產品，開始膨脹，對圍巖松動圈裂隙
進行充填，對破碎松散體進行粘結，使之成為整
體，提高了圍巖的穩定性和抗壓承載能力。
(2)保證了施工的安全性
冒頂區頂板較破碎， 冒落處頂板極不穩定，人
工裝頂安全威脅大，而注射羅克休泡沫工作無需在
冒落區內進行，從而保證了施工期間的安全性；注
羅克休后，頂板狀態良好，未再發生冒頂現象，保
證了再掘進作業的安全可靠性。
(3)快速性
由于羅克休具有高膨脹性，產品高度成品化，
反應迅速，硬化時間短，從而保證了充填工作的快
速性。
此外，和羅克休泡沫在高冒區的應用，減少了
巷道的再次維護成本，更加減輕了工人運輸作業的
勞動強度，提高了工作效率。
5 結論
實踐證明，羅克休樹脂泡沫充填高冒巷道，是
一種安全、高效的化學充填、加固冒頂區技術。應
用該技術，能及時地充填并加固高冒區，并通過其
漿液在裂隙中的擴散、膨脹而封堵地下水，從而防
止圍巖進一步弱化、冒落，提高冒頂區圍巖的穩定
性，同時提高施工的安全可靠性。該技術的工程實
踐有力證明，此項技術處理大冒頂事故具有施工簡
單、安全可靠、勞動強度低、支護效果好等良好的
綜合效益。 1
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七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七
(上接第59頁)
4 結論
(1) 自穩隱形拱首先是基于圍巖具有自承能力
這一基本點上，沒有支護的巷道出現片幫冒頂，不
會無限的發展下去，最終必然達到相對穩定平衡；
(2) 自穩隱形拱理論描述巷道頂部的自穩機
理，并且推導出了自穩隱形拱和極限自穩隱形拱，
以此為基礎來設計錨桿支護參數；
(3) 自穩隱形拱在巷道斷面上所示的形狀，近
似為一橢圓曲線；
(4)巷道圍巖體達到塑性破壞后，仍然可能是
主要承載體，而那些存在拉應力的單元體，雖然沒
有達到破壞，卻被視為有害巖體加以預防支護。
一
參考文獻
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