在很多人的印象里,煤矿开采还停留在“肩扛手提”、单纯依靠木头或钢铁支架来支撑巷道的阶段。然而,随着开采深度的增加,地质条件变得越来越复杂,深埋地下的几百米处,岩层承受压力巨大,岩层往往像酥饼一样松散破碎。
面对这种情况,传统的物理支护有时候显得“力不从心”。一旦顶板岩层出现大面积破碎,不仅影响生产进度,更是直接威胁着矿工兄弟的生命安全。
这就引出了现代矿山开采中一个至关重要的技术领域——化学注浆加固。今天,我们就带大家走进井下,看看这些看似不起眼的煤矿加固材料在关键时刻是如何发挥作用的。

在煤矿生产中,一线矿工们最担心的就是“片帮”和“冒顶”。简单来说,就是巷道顶部或侧面的岩层和石块因为压力太大,破碎掉下来。
由于地质构造的原因,很多矿井的煤岩体本身就有很多裂隙。再加上开采时的震动,这些裂隙会逐渐变大,原本完整的石头变得支离破碎。这时候,如果只是单纯依靠液压支架顶着,就像是用手托着一袋碎石子,随时可能漏下来。
这时候,就需要一种特殊手段,一种能够深入到岩石内部,把碎石头重新“粘”成一个整体,使其不会轻易掉落引起塌方。于是,注浆加固材料应运而生,使用这种材料粘接后的岩石层更有利于液压支架的支护,大大提升了安全问题。
给岩层“打针吃药”:神奇的化学反应所谓的注浆加固,形象地说,就是给地层“打针”。
技术人员会先在松散的煤岩体上钻孔,然后通过专用的注浆泵,将特制的化学材料1:1混合后注入到岩层深处的裂隙中。
这些材料在液体状态下,像水一样流动,能渗透到细小的裂隙中。一旦进入岩体,它们会迅速发生化学反应,并固化成高强度的聚合体。
目前,行业内应用非常成熟的是凝固力的一种煤矿加固煤岩体用聚氨酯材料。它的特点非常鲜明:
渗透性强: 哪怕是头发丝细的裂缝,它也能钻进去。能够注入到松散或破碎的煤岩体裂隙中。
粘结力大: 它就像大号超强力胶水,能把松散的煤块和岩石紧紧粘在一起。
有韧性: 固化后不是硬碰硬,而是带有一定的韧性,能适应地下岩层复杂变化而不开裂。具有抗压、抗剪强度高,耐冲击性好等特点。
这种材料注入后,原本酥软的岩层瞬间变成了坚硬的“人造岩石”,极大地提高了巷道的稳定性。

在所有加固场景中,顶板的管理最为关键。顶板一旦出问题,就是重大大事故。
针对破碎顶板,矿上通常会使用专门的煤矿顶板加固剂,也就是凝固力旗下产品——煤矿加固煤岩体用聚氨酯材料。这种产品是双组分反应型材料,反应速度快,强度高。
在实际操作中,当掘进机开过之后,如果发现顶板有掉渣、离层的迹象,班组会立即停止作业,进行注浆加固。只需短短几十分钟到几小时,液体材料就能在岩层内部形成这一张看不见的“加强网”。
这不仅防止了顶板冒落,还为后续的锚杆、锚索支护提供了坚实的基础。可以说,这一层化学加固圈,就是矿工头顶上的第二道保险。

当然,井下环境封闭、潮湿且存在瓦斯,因此对材料的安全性要求极高。
合格的矿用加固材料,除了要有极高的粘结强度外,还必须满足国家严格的阻燃和抗静电标准。材料在反应过程中,放热温度必须控制在安全范围内,绝不能因为加固材料本身的高温而引发井下火灾。

从最初的木支护,到现在的单体液压支柱,再到如今深入岩体内部的化学加固技术,中国煤矿的开采技术正在向着精细化、科学化迈进。
这些看似不起眼的黑褐色液体材料,在注入地层的那一刻起,就化作了坚硬的骨骼。它们默默地支撑着千万吨的重量,守护着每一位矿工平安升井的路。
安全生产,科技先行。为中国矿山的“加固”技术