煤矿注浆堵水技术的新进展扎兰屯

煤矿注浆堵水技术的新进展

煤矿注浆堵水技术的新进展 2011年12月02日 来源： 　1.概述

煤矿水害影响矿山工程施工的进度和质量、恶化工人的劳动环境、增加矿井的排水设施及排水费用、给煤矿生产带来了不安全因素、严重者甚至发生淹井事故、造成生命和财产的重大损失[1]。我国煤田水文地质条件复杂，目前我国约有18%待开采的煤炭储量受到较为严重的水害威胁，对其进行防治工作具有十分重要和十分迫切的现实意义。注浆堵水是矿井水防治的重要方法之一，具有减轻矿井排水负担，节省排水用电，降低吨煤成本，提高工效和质量，加固井巷薄弱地段，减少突水机率、延长矿井服务年限的明显优点[2]。

2.注浆堵水技术的发展历程

注浆堵水作为注浆技术的一个分支，是随着注浆技术的发展而发展的。注浆堵水技术作为工程技术的一个新领域不过只有一百多年的历史。1802年法国首次把注浆法应用于俢复挡潮闸[3]，英国于1856年第一次将水泥用于注浆，1882年~1920年相继研制了气动注浆机和水玻璃-氯化钙化学浆液，此后又相继研制出铬木素、丙烯酰胺等浆液材料。二十世纪四十年代以来，各种新的化学浆液(如木质素类、脲醛树脂类、丙烯酰胺类、聚氨酯类等)和改性水泥浆相续问世，将注浆堵水技术推向一个新的高度。注浆堵水技术在国内的发展是从20世纪50年代初期煤矿井筒井壁注浆堵水开始的[4]，从60年代后，我国相继开发了一系列无机或有机注浆材料，并逐渐建立了适用于特定浆液的注浆理论、注浆工艺。进入21世纪后，注浆堵水技术的研究与应用进入一个鼎盛时期，在注浆堵水技术许多方面，包括材料品种、设备器材等都获得了一定发展。注浆堵水技术近年来在各种岩土工程中得到广泛应用，技术效益及社会效益也很显著，但注浆堵水技术本身还不成熟，还需不断完善。

3注浆堵水技术的研究现状与研究成果

注浆堵水技术包括硬件和软件两部分：硬件部分又包括注浆材料和注浆设备，软件部分可简单地分类注浆工艺和注浆参数计算理论。

3.1注浆堵水材料

目前煤矿井巷堵水注浆材料大都选用水泥类浆材或水泥—水玻璃类浆材，其主要优点是成本低、材料来源广，但由于其硬化后易收缩而产生细小裂隙，在水力冲刷下裂隙逐渐扩大，堵水效果不理想，且因其为颗粒性材料，对细小裂隙难以压入，因此其应用范围有一定的局限性。中国业大学（北京）研制的有机高水材料(HWM)具有粘度低、凝胶时间可在几秒至几小时的时间范围内人为调节并能准确控制、易于被压注进岩体深部微细裂隙内，所形成的凝胶体要求结石率高、渗透性低的特点，已成功地应用于透水岩层注浆堵水工程。其反应过程及与含水流砂反应生成的固结体如图1所示。

3.2注浆堵水设备

注浆设备组成中的关键设备是注浆泵，目前国内注浆堵水工程中所使用的大都是电动调速高压注浆泵，但因其重量较大，使用不便。近年国内开发了以乳化液为动力的双液注浆泵[38]，可以输送包括聚氨酯在内的多种注浆堵水材料，但其需要由乳化液作动力，使用不便。

中国矿业大学（北京）研制的QB-25(12)系列高压双液注浆泵，如图2所示，具有性能可靠、使用方便安全，最大注浆压力可达30MPa，能适用于井下狭小空间。并已成功地应用于煤矿井下透水岩层注浆堵水工程中3.3注浆堵水工艺

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