淺談注漿防水技術在煤礦的應用

時間：2024-10-19 06:54:21 建筑學畢業論文

淺談注漿防水技術在煤礦的應用

    摘要：煤礦在生產過程中會遇到涌水問題，針對此種情況，采用壁后注漿技術不失為一種有效的防治方法。本文對注漿方案的選擇、材料的配比及注漿的工藝性等進行了分析。
    關鍵詞：注漿技術  方案  材料配比  注漿工藝
    煤礦是人類在開掘富含有煤炭的地質層時所挖掘的合理空間，通常包括巷道、井峒和采掘面等等。煤是最主要的固體燃料，是可燃性有機巖的一種。它是由一定地質年代生長的繁茂植物，在適宜的地質環境中，逐漸堆積成厚層，并埋沒在水底或泥沙中，經過漫長地質年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地質時期中，以石炭紀、二疊紀、侏羅紀和第三紀的地層中產煤最多，是重要的成煤時代。煤的含碳量一般為46～97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金屬光澤。根據煤化程度的不同，煤可分為泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤四類。
    煤炭在社會生活中的應用面極為廣泛。隨著建筑材料的日益精細，耐磨性和抗壓性都在增加，以煤為原材料的燃料成本也在有地提高，這就要求在施工進行過程中，對煤礦的原始性保護及二次使用需要更多注意，以提高保護技術。因此有必要采用注漿技術來減少煤礦在防止涌水情況出現后所造成的不必要的損失。
    下面對注漿方案的選擇、材料的配比和注漿的工藝性來進行分析。
    一、主要注漿技術和細節分析
    （一）注漿方案的選擇
    注漿的正確選擇，直接關系到注漿工期、材料消耗、注漿效果和費用等。因此選擇方案對于如何注漿、如何通過注漿達到其對煤礦的基本效果、煤礦的本身質量的保護，就顯得比較重要了。以下我們在專業數據和實際操作情況下來看注漿技術在煤礦中的應用。
    1.合理配風。在整個回采過程中，回風巷風流中瓦斯體積分數穩定在0.3%左右，配風量420m3/min，風量以最低配置為宜，以便提高采空區釋放效果。對于風量的掌控，在注漿技術應用到煤礦保護和開采中顯得非常重要。回風量對于固體燃料的釋放和聚合起著外部的推力，而對于注漿本身，對配風的要求也是外部因素之一。涌水情況很容易在注漿完成的條件下因為配風出現問題而最終達不到預期效果，在更多實踐中需要掌握里外兩層的關鍵影響因子。
    2.將回采工作面做到調成“L”形式，利于本采空區瓦斯通過小川向上部釋放，在整體注漿技術中，從整體到局部的調整都影響了最后的效果。為了保持煤礦燃燒的質量，對于工作面的技術要求需要因材質而異。調成“L”形能使釋放的瓦斯按照空氣的流動規律慢慢釋放，為煤礦的最終產出質量做好鋪墊。
    3.加強放頂線處支護，增加切頂能力，工作面懸頂及時挑落，盡量避免采空區瓦斯涌入工作面。在完成了瓦斯的空間有效移動盡量不破壞和影響到煤礦的保護質量的之后，我們需要對其進行第二次處理，使工作面保持本身。在沒有對采空區進行干擾的瓦斯的破壞下，完成對煤礦保護的外在空間的應用，也是注漿技術應用于其中的一方面。
    4.下出口石墻每班碼至第三排柱位置，不得滯后，減少采空區入風量，控制采空區瓦斯涌出。對于注漿過程中瓦斯的控制為了最后煤礦的生產質量是工程進程中不可忽視的一環。
注漿是為了防止煤礦涌水情況的出線，而進入工作面后，因帶來的與空氣互相接觸而產生的氣體的控制也是工作中重要環節之一。通過石墻在注漿工程中起到的作用，我們能夠有效減少如風量，從而控制瓦斯涌出。
    5.保證下巷石墻質量，尤其是小川初石墻質量，以保證瓦斯釋放效果。在注漿過程中對瓦斯的特別處理是工作中必須進行的環節。石墻是工作面中應對回風量而采取的工作手段，石墻的構造能夠保證瓦斯在整體工序中發揮一定作用而不導致損失，保證下巷石墻質量是注漿中專門針對瓦斯的利用空間而設置的工作環節。
    6.對上巷采空區側、隨采隨打頂子維護，防止冒落冒嚴，而影響排放效果。除了對下巷的有效工作而控制瓦斯對煤礦的影響以外，對石墻上巷也需要有特殊的工作處理。對上巷采空區頂子維護是對下巷工作的繼續，也是對瓦斯之于采空情況的進一步處理。排放瓦斯是石墻工作面工作中必須注意和進行的，在注漿中完成了對石墻之于工作面的處理，就做好了對瓦斯之于煤礦積極效果的處理。
    7.石墻小川的間距必須小于周期來壓步距，當工作面段。為了防止水上下亂竄，先對每段7m的頂底封好，然后突出重點注中間，本次注漿為防止漿液沿裂隙擴散過遠，采用交叉布孔，控壓間歇式等注漿措施。    （二）注漿材料的配比
    注漿時嚴格按照要求配置漿液，經常用濃度計測水玻璃漿液。如發現變質或低標號水泥立即更換，確保注漿質量，正常注漿水玻璃濃度為25——30Be，堵漏水玻璃濃度為30——35Be。
    為了更清晰分析注漿材料，即水泥和水玻璃的配比情況，我們可以簡單制作下表以供分析：
    裂隙（涌水分類）     水灰比（質量比）   水泥漿：水玻璃（體積）
    大裂隙（涌水量大）    0.8:1.0——0.6:1.0      1.0:0.5
    中裂隙（涌水量中）    1.0:1.0——0.5:1.0      1.0:0.5
    小裂隙（涌水量小）    1.0:1.0——1.0:1.0      1.0:0.5
    （三）注漿工藝
    注漿工藝也就是將注漿技術技術化的過程。通過對注漿技術在配比過程中的精細化處理，為注漿過程帶來的繁、雜、難作了化和學的處理。以下我們通過幾個方面來分別分析注漿工藝：
    1.布孔。采用密孔法，‘三花’式深淺孔結合布孔法，注漿孔間排距為1.5——2.5m，局部間距1.2m，孔深2——3m，造孔盡可能斜穿巖層，以增加鉆孔穿透巖石裂隙的幾率，便于漿液均勻擴散。
    2.預埋注漿管。淺孔埋管規格為42mn X 6mn，長500mn的鋼管，一端焊魚鱗扣，用風鉆通過打管氣將短管打入孔內，外留30mn長絲扣安裝球閥。
    3.注漿工藝流程。鉆孔打好后埋注漿管并安上閥門連接好注漿管路，將2個吸漿籠頭放入清水桶內開泵作清水壓力試驗，作為確定注漿壓力、觀察倉壁漏漿情況及注漿范圍的依據；將2個吸漿籠頭分別放入水玻璃和水泥漿桶內，然后開泵進漿，根據壓力試驗情況來確定漿液配比和注漿壓力。由進漿情況決定注漿量和注漿時間，直至達到設計終壓；終壓，終量達到后，關閉注漿孔口的球形閥，并從孔口卸掉注漿軟管，然后對注漿泵和注漿管路進行清洗。
    二、小結
    我國是家，需要用煤炭作為廣泛的能源來推動城市化和化進程。注漿技術在治理煤礦涌水中得發揮很好的作用，隨著該項技術的不斷完善，將為礦山的安全生產做出更大的貢獻。
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[1]郭思堂等.注漿技術在煤礦中的應用[D].鄭州煤業集團公司.2007年8月.
[2]楊米加等.注漿理論的研究現狀及發展方向[D].巖石力學與工程學報.2001年第6期.
[3]馮旭海.綜合注漿技術的應用與發展[D].中國礦業.2011年第2期.

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