注漿技術及其在煤礦安全的應用

1、注漿技術及其在煤礦平安的應用 注漿技術及其在煤礦平安的應用 摘要：章介紹了煤礦平安中所應用的一門技術注漿技術。通過對注漿技術的開展歷程的了解，分析了注漿技術中注漿泵的工作原理與分類，表達了注漿技術中注漿施工工藝方法的分類以及注漿方法。最后通過注漿技術在煤礦瓦斯壓力測定中的應用來說明其在煤礦中的重要性。 關鍵詞：注漿技術 原理 分類 應用 1802年由法國人用木制沖擊泵注入黏土和石灰漿液加固地層，被稱為注漿的開始。1862年英國研制創(chuàng)造硅酸鹽水泥后，注漿材料開展以水泥漿液為主。18801905年，美國人又相繼研制了壓縮空氣和類似目前的壓力注漿泵等注漿設備，對注漿材料的配方、注漿泵和注漿工藝做了不

2、少改良，為現(xiàn)在巖層注漿技術奠定了根底。1884年化學漿液在印度問世，并用于建橋固砂工程。從化學注漿開始到20世紀40年代，注漿材料主要是以水玻璃為主，且在歐美各國廣泛應用。20世紀40年代后，注漿技術的研究和應用進入一個鼎盛時期，尤其是60年代以來，有機高分子化學漿材得到迅速的開展，各國大力開展和研制化學注漿材料及其注漿技術。隨著注漿材料的飛速開展，注漿工藝和注漿設備也得到巨大開展，注漿技術應用工程規(guī)模越來越廣，幾乎涉及到所有的巖土和土木工程領域。 在注漿技術中，注漿泵是注漿施工中最重要的設備之一，注漿泵應有足夠的排漿量，泵壓應大于量大注漿壓力的1/41/5倍，以保證注漿工作的順利進行。 對于

3、高壓旋噴注漿，它是通過泵的作用，把低壓吸入的漿液或水，以高壓排出，從而使噴嘴處液流壓力升高。噴嘴處液流壓力愈高，噴射流的破壞力愈大，固結(jié)體的尺寸也愈大。因此高壓旋噴注漿法要求的泵壓要比靜壓注漿大。在高壓旋噴注漿中，一般單管法和二重法使用的是高壓泥漿泵，而三重管法和多重管法使用的多是高壓水泵。 1、靜壓注漿用泵 YSB-250/120型液力調(diào)速注漿泵，是為適應我國當前靜壓注漿工藝的要求而設計的。泵的調(diào)速系統(tǒng)采用了可調(diào)式液力變矩器的調(diào)速傳動裝置，由于變矩器功率可調(diào)，且具有相對穩(wěn)定的恒功率運轉(zhuǎn)特性，使泵具備當壓力穩(wěn)定時可無級變速調(diào)節(jié)流量和壓力增高、流量自動降低的特性，從而滿足了注漿工藝的要求。YSB

4、型注漿泵，為臥式高壓雙缸雙作用泵，輸送介質(zhì)為水泥-水玻璃液，適合深井地面預注漿或井下高壓注漿。 泵的工作機構(gòu)采用往復泵型式，可承受較高的壓力，它由渦輪渦桿、曲柄連桿機構(gòu)、沒塊帶動拉桿，最后使活塞作往復運動。泵缸采用雙缸雙作用式，可輸送較大的流量。調(diào)速機構(gòu)采用先進的液力變矩器，能夠滿足注漿過程中大幅度的無級調(diào)量要求。傳動機構(gòu)采用渦輪渦桿、曲柄連桿機構(gòu)，平安可靠，承載力高，整臺機器沿軸曲布置，緊湊合理，整體性強。 2、高壓旋噴注漿用泵 國內(nèi)高壓水泵種類較多，輸送的介質(zhì)為水、油和乳化液，一般要求工作介質(zhì)溫度不超過55。目前在高噴注漿中，常用3XD型、3W-6B、3W-7B等三柱塞泵。 高壓噴射注漿施

5、工工藝的施工機具主要由鉆機和高壓發(fā)生設備兩大局部組成。多重管的功能，不但可輸送高壓水，而且還同時將沖下來的土、石抽出地面。噴嘴是直接明顯影響噴射質(zhì)量的主要因素之一。流線形噴嘴的射流特性最好，噴射流的壓力脈沖經(jīng)達流線形狀的噴嘴時，不存在反射波，因而使噴嘴具有聚能的效能。但這種噴嘴極難加工，在實際工作中很少采用。噴嘴的內(nèi)圓錐角的大小對射流的影響也是比擬明顯的，試驗說明；當圓錐角為13°14°時，流量損失很小，噴嘴的流速量值較大。 注漿技術的分類 在注漿技術中，注漿施工工藝的注漿施工方法的分類主要有兩種：按注漿管設置方法的種類分類；按注漿材料混合方法或灌漿方法的分類。 1、按注漿

6、管設置方法分類 1用鉆孔方法：主要用于基巖或砂礫層，或已經(jīng)壓實過的地基。這種方法與基他方法相比，具有不使地基土擾動和可使用填塞器等優(yōu)點，但一般工程費用較高。 2用打入方法：當灌漿深度較低時，可用打入方法。即在注漿管頂端安裝柱塞，將注漿管或有效注漿管用樁錘或振動機打進地層中的方法。 3用灌漿方法：在比擬均質(zhì)的砂層或注漿管打進困難的地層等采用的方法。這種方法利用泥漿泵，設置用水噴射的注漿管，因容易把地基擾動，所以不是理想的方法。 2、按灌注方法分類 (1)一種溶液一個系統(tǒng)的方法：將所有的材料放進同一箱子中，預選做好混合準備，再進行注漿，這適用于凝膠時間較長的漿液。 (2)兩種溶液一個系統(tǒng)的方法：將

7、A溶液和B溶液預先分別裝在各自準備的不同容器中，分別用泵輸送，在注漿管的頭部使兩種溶液會合。這種在注漿管中混合進行灌注的方法，適用于凝膠較短的漿液。 (3)兩種溶液兩個系統(tǒng)的方式：將A溶液和B溶液分別準備放在不同的容器中，用不同的泵輸送，在注漿管并列管、雙層管頂端流出的瞬間，兩種溶液就集合而注漿，適用于凝膠時間是瞬間的情況。 注漿方法 1.鉆桿注漿施工法，是把注漿用的鉆桿單管，由鉆孔鉆到所規(guī)定的深度后，把注漿材料通過內(nèi)管送入地層中的一種方法。鉆桿注漿法的優(yōu)點是：與其他注漿法比擬，容易操作，施工費用較低。其缺點是：漿液沿鉆桿和鉆孔的間隙容易往地表噴漿；漿液噴射方向受到限制，即為垂直單一的方向。

8、2單過濾管注漿法，是把過濾管先設置在鉆好的地層中，并填以砂、管與地層間所產(chǎn)生的間隙從地表到注漿位置用填充物粘性土或注漿材料等封閉，不使?jié){液溢出地表。一般從上往下依次進行注漿。每注完一段，用水將管內(nèi)的砂沖洗出后，重復上述操作。這樣逐段往下注漿的方法，比鉆桿注漿方法的可靠性高。 3雙層管雙栓塞注漿法，是沿著注漿管軸限在一定范圍內(nèi)進行注漿的一種方法。具體地說，就是在注漿管中有兩處設有兩個栓塞，使注漿材料從栓塞中間向管外滲出。 4雙層管鉆桿注漿法，其使用特點為： 1注漿時使用凝膠時間非常短的漿液，所以漿液不會向遠處流失； 2土中的凝膠體容易壓密實，可得到強度較高的凝膠體； 3由于是雙液法，假設不能完全

9、混合時，可能出現(xiàn)不凝膠的現(xiàn)象。 注漿技術在煤礦平安中的應用 淮南某礦井田131煤層為突出危險煤層，出煤斜巷揭開131煤層需采取防突措施，本次實驗擬采用煤體注漿加固技術。注漿材料是一種雙組分可溶性硅酸鹽樹脂，適用于穩(wěn)定煤層和巖層、固化破碎煤層、巖層及采煤工作面。其滲透性極強，可滲透到0.14mm以上寬度的縫隙，在對結(jié)構(gòu)強度和韌性要求較高的條件下具有超快速反響特性。其性能:具有阻燃性(反響最高溫度低于100)，流動時間1min左右，凝固時間為2min。在注射15而n后粘接強度到達1MPa，半小時后到達3MPa，7d后壓縮強度到達30MPa。注漿后改變了圍巖的松散結(jié)構(gòu)，提高粘接力和內(nèi)摩擦角，封閉裂隙阻止水對巖體侵蝕，使巖體強度顯著提高。同時具有很好的塑性(彈性)，雖受壓力影響可產(chǎn)生塑變，然而卻不開裂?？捎行Х忾]巷道外表裂縫，防止氧氣擴散到煤體內(nèi)，也可防止自燃煤層的有害氣體如CO滲出。材料性能穩(wěn)定。石門揭開有瓦斯突出危險的煤層時，在煤巖交界面附近兩側(cè)，巖石、煤體的力學性質(zhì)相差懸殊，這種差異容易產(chǎn)生變形突變(應力不連續(xù))，如果煤體松軟、強度低，不能有效抵抗這個高應力的沖擊和高瓦斯膨脹作用，就可能發(fā)生煤與瓦斯突出。注漿加固防突機理主要表達在增加煤體強度和煤巖交界面的整體性，減少巖體和煤體的差異性。在石門揭開有突出危險煤層現(xiàn)場施工工程中，采用新