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罗克休泡沫处理大冒顶事故技术的实践

文档作者：王昕刘红岗郭坤文档来源： 1．江苏徐州医药高等职业学校；2．中国矿业大学·		点击数：	更新时间： 2022年12月09日
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第16卷第2期
2007年2月
中 国 矿 业
CHINA M INING M AGAZINE
VoI．16，No．2
February 2007
罗克休泡沫处理大冒顶事故技术的实践
王 昕 刘红岗 郭 坤
(1．江苏徐州医药高等职业学校·徐州221008；2．中国矿业大学·徐州221008)
摘要：罗克休泡沫是一种具有高膨胀性的树脂产品，由于该材料具有反应速度快、膨胀系数大、
性能稳定、抗水性好、受力性能好等优点，特别适用于复杂地质条件下的高冒巷道充填。本文通过该材
料的一个应用实例，介绍了罗克休泡沫高冒充填技术，该技术在工程实践中还具有操作方便、施工速度
快、便于安全施工等优点，从而取得了较好的综合效益。也证明了该技术具有较强的工程通用性，具有
在相似条件下的推广价值。
关键词：罗克休泡沫大冒顶充填技术实践
中图分类号：TD265．3 4 文献标识码：A 文章编号：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
随着我国经济的快速增长，对煤炭和金属等资
源的需求也在急剧增加，而浅部埋藏的资源逐渐减
少，深部和各种复杂地质条件下的资源亟待大量开
采出来，伴随而来的复杂冒顶事故也越来越多，大
冒顶现象也越来越普遍；而以往地下工程中的冒顶
事故，多发生在简单地质条件下，冒顶范围较小，
处理方法比较简单，例如锚网喷法和金属支架木垛
法等。但是，对于复杂地质条件下的大冒顶事故，
传统处理冒顶事故的方法越来越显露出其局限
性0 ，例如当大冒顶区的围岩较破碎，或者在地
下水等因素作用下不能自稳时，如果采用锚网喷支
护，锚杆施工质量无法保证，施工安全性也无法保
收稿日期：2006—09—27
作者简介：王听(198O一) 女 江苏徐州人 2002年毕业于武
汉科技大学土木工程专业 获学士学位 现主要从事土木工程施工
与管理工作
证；而采用金属支架木垛法时，施工过程中易再次
发生冒顶，并且金属支架不能有效地封闭围岩，不
能阻止围岩的风化、泥化，一段时间后冒顶处会再
次破坏。因此，必须采取新技术处理大冒顶事故，
而新型高膨胀性聚合材料一罗克休泡沫高冒充填技
术，则可以很好地解决这一难题。
罗克休泡沫是由树脂和催化剂两种成分组成的
新型聚合材料产品，膨胀倍数为25～30倍，成型
后性能稳定，具有良好的柔韧性，在受压时，可以
变形但不开裂，用于高冒充填以及加固地层具有充
填速度快，施工安全性好，长期稳定性好等优点，
本文结合一个工程实例，介绍采用罗克休泡沫处理
高冒区的技术。
1 罗克休泡沫性能特征
1．1 罗克休泡沫性能特征
罗克休泡沫由树脂和催化剂两种成份组成(其
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第2期 王听等：罗克休泡沫处理大冒顶事故技术的实践
产品性能见表1和表2)，具有高膨胀性，膨胀后
体积为原体积的25～30倍，泡沫反应迅速，常温
下20～30秒即可反应完毕，10～15度时3～5分
钟内膨胀结束，并在20分钟内硬化，不需要防漏
支架，有良好的抗压能力(0．2MPa左右)，经得
起岩层的运动；不蔓延火焰，因此，可以用于高冒
充填、加固破碎程度较高的地层、堵裂隙水、密封
料其性能明显优于酚醛树脂、脲醛树脂泡沫，这两
种泡沫材料脱水后会形成裂纹，从而形成漏风通
道。罗克休泡沫的性能也优于水玻璃凝胶和高分子
吸水树脂，这两种材料需定期补充注浆或注水，才
能保持其充填和封阻裂隙的功能。
罗克休泡沫施工方便，施工时通过一台泵和一
支混合枪，以4：1的体积混合树脂和催化剂，发
空气和瓦斯以及防灭火、构筑防火墙等。该泡沫材 生快速反应生成泡沫。
表1 罗克休注射前后技术参数
1．2 高冒充填材料用量计算式
Q — K x V x d／(25 x 72) (1)
式中Q一材料用量，桶；
K一材料富裕系数，取K一1．1；
一空洞体积，rn。；
72一发泡倍数，72—25～30；
d一罗克休泡沫密度，t／m。，一般取1．26；
25一每桶容积，kg。
2 试验巷道概况
马钢集团和睦山矿，在二期工程建设过程中，
一300m水平主并井筒北部10m 处，巷道掘进头发
生了较大的冒顶事故； 冒顶区总长度在6～10m左
右， 冒落高度达10m以上。通过现场勘查，发现
该矿一300m 水平车场巷道围岩主要为细砂质泥
岩，围岩整体性较差，承载能力较低，遇水或吸湿
后，具有明显的软化性；原采用工字钢梯形支架和
槽钢拱架支护，在掘进过程中已发生过冒顶现象，
初次冒顶高度在2～5m，拱架上架设了大量的坑
木，但接顶效果不好，二次冒顶引起金属支架全部
垮落失稳，冒落的矸石极破碎，已将整个巷道断面
埋住，无法正常掘进，严重影响了施工进度。该矿
其它地段也发生过冒顶事故，但是规模较小，都采
用金属支架和木垛法处理，治理效果不理想，冒顶
区巷道不能保持稳定状态，变形较大，隐患较多。
经过对各种处理方案的综合比较，最终确定对冒顶
区注射罗克休泡沫，之后采用锚注支护通过冒顶
区。
3 高冒充填方案
3．1 施工方案
首先，采用木板在冒顶区外侧对冒落区进行封
闭，封闭迎头后对冒顶区采用泡沫树脂进行充填，
从而对冒顶区上部围岩形成有效的控制，可避免出
现再次垮落；然后再进行正常的二次掘进，并采用
锚注和锚索进行加固支护。
3．2 罗克休泡沫充填施工工艺
施工工艺为：①用木板封闭冒顶区并打眼、埋
设注浆管、安装封口器；② 连接压风管至专用泵、
高压胶管连接注射枪和注射泵；③将三根吸液管分
别插入两个装有树脂桶和一个装有催化剂桶内；④
调试注浆泵并注浆、停泵后用溶有火碱的水洗泵；
⑤用水冲洗机具直至拆卸注射枪。若是多孔换位注
射时，当发现压力上升到10MPa时说明已注射不
进去，应换孔。换孔注射罗克休泡沫的步骤如下：
① 关闭气泵，打开催化剂管路卸载阀回流卸载，
关闭注射枪截止阀；② 开泵，用树脂冲洗管路和
枪，再关泵；③ 换孔，关闭卸载阀，开截止阀，
开泵继续注射。④ 循环① 一③ ；⑤ 全部孔注射完
毕后，关泵，换清洗剂，拆卸注射枪与注射管接
口，开泵清洗管路与注射枪。
施工注意事项。注浆量根据现场岩石破碎程度
与空顶空间大小决定。必要时应加强施工地点附近
巷道的支护，以防止施工过程中发生新的冒顶。应
保证钻孔的孔深及孔位，从而保证浆液在有效扩散
半径内膨胀，保证的注浆效果。注浆人员在施工
中，应注意查看注浆量及扩散范围，准备好棉纱、
木楔以封堵漏液区域，保证加固效果。在施工现场
操作注浆泵人员应注意观察如下内容：压力表的数
值；树脂和催化剂的混合比；安全阀；泵活塞的运
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中国矿业 第16卷
动速度。当气温超过3O℃ 时，应不使用注射管而
直接用注射枪；气温低时，应相应加快注射速度。
当施工注射时备足原料，避免空吸时损坏活塞。催
化剂有腐蚀性，施工要配带防护眼镜和橡胶手套。
4 综合效益分析
采用罗克休泡沫充填高冒区巷道具有突出的综
合效益：
(1)施工强度小，操作方便
过去处理冒顶事故，一般采用的是架棚搭木垛
法、锚网索支护法、注水泥浆法等，工作量大，施
工环境差。而注射罗克休泡沫是一种新颖的化学加
固方法，施工时只需及时更换料桶即可，因此，操
作方便，体力消耗较小。它是由树脂和催化剂两种
基本成分，注入煤岩层几秒钟后，经过化学反应生
成的聚亚胶脂产品，开始膨胀，对围岩松动圈裂隙
进行充填，对破碎松散体进行粘结，使之成为整
体，提高了围岩的稳定性和抗压承载能力。
(2)保证了施工的安全性
冒顶区顶板较破碎， 冒落处顶板极不稳定，人
工装顶安全威胁大，而注射罗克休泡沫工作无需在
冒落区内进行，从而保证了施工期间的安全性；注
罗克休后，顶板状态良好，未再发生冒顶现象，保
证了再掘进作业的安全可靠性。
(3)快速性
由于罗克休具有高膨胀性，产品高度成品化，
反应迅速，硬化时间短，从而保证了充填工作的快
速性。
此外，和罗克休泡沫在高冒区的应用，减少了
巷道的再次维护成本，更加减轻了工人运输作业的
劳动强度，提高了工作效率。
5 结论
实践证明，罗克休树脂泡沫充填高冒巷道，是
一种安全、高效的化学充填、加固冒顶区技术。应
用该技术，能及时地充填并加固高冒区，并通过其
浆液在裂隙中的扩散、膨胀而封堵地下水，从而防
止围岩进一步弱化、冒落，提高冒顶区围岩的稳定
性，同时提高施工的安全可靠性。该技术的工程实
践有力证明，此项技术处理大冒顶事故具有施工简
单、安全可靠、劳动强度低、支护效果好等良好的
综合效益。 1
参考文献
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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页)
4 结论
(1) 自稳隐形拱首先是基于围岩具有自承能力
这一基本点上，没有支护的巷道出现片帮冒顶，不
会无限的发展下去，最终必然达到相对稳定平衡；
(2) 自稳隐形拱理论描述巷道顶部的自稳机
理，并且推导出了自稳隐形拱和极限自稳隐形拱，
以此为基础来设计锚杆支护参数；
(3) 自稳隐形拱在巷道断面上所示的形状，近
似为一椭圆曲线；
(4)巷道围岩体达到塑性破坏后，仍然可能是
主要承载体，而那些存在拉应力的单元体，虽然没
有达到破坏，却被视为有害岩体加以预防支护。
一
参考文献
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