新型液壓注漿泵在底板改造中的應用

汪佩 劉超

摘要：注漿泵是底板改造注漿施工中的關鍵設備，注漿泵的性能、質量對注漿工程的安全、質量、效率起著決定性作用。基于ZBSB-32～120/10.5～3注漿泵在使用過程中具有很大的局限性，根據(jù)礦井實際情況分析了煤層底板含水層注漿改造的必要性和可行性，經(jīng)城郊煤礦專業(yè)人員廣泛的市場調查分析采用ZBY-3/16-22煤礦新型液壓雙液注漿泵，目的提高注漿施工安全系數(shù)和施工效率，促進工作面防治水工作開展。

關鍵詞：注漿施工;液壓注漿泵;底板改造

1.井田地質和水文地質概況

城郊井田地層與區(qū)域地層一致，自下而上分別發(fā)育中奧陶統(tǒng)（O2），中上石炭統(tǒng)（C2+C1），二疊系（P）和新生界（K2）地層。礦井構造以褶曲為主，背斜、向斜相間分布，大斷層多分布于井田邊界及采區(qū)邊界，小斷層較發(fā)育。礦井主采煤層為二疊系山西組二2煤層。礦井水文地質條件屬中等類型，經(jīng)過多年的開采和疏放，礦井涌水量大致呈逐年下降趨勢。城郊煤礦為瓦斯礦井，二2煤層屬不易自燃煤層（Ⅲ類），煤塵無爆炸危險性。井田地溫隨深度的增加而增加。城郊井田是一個與外部水聯(lián)系較微弱，補給不足的較完整的獨立水文地質單元。二2煤層直接充水含水層為煤層頂?shù)装迳皫r裂隙水，間接充水含水層為太原組上段灰?guī)r巖溶裂隙水，主要突水水源為煤層底板灰?guī)r水和老空水。

2.工作面底板注漿改造的必要性

城郊煤礦在開采過程中，主要受煤層底板L11和L8灰?guī)r的影響，底板突水的可能性較大，二2煤層底板石炭系太原組薄層灰?guī)r巖溶裂隙水隨著礦井開采深度、開采強度和開采范圍的不斷擴展，水壓逐漸升高，底板突水的威脅日趨嚴重，制約著礦井正常安全生產。所以礦區(qū)必須采取安全有效的措施解決水患威脅，提高可采儲量，為礦區(qū)的長遠發(fā)展做好規(guī)劃。因此煤層底板含水層加固是礦井防治水的必由之路。

煤層底板含水層注漿改造技術就是沿工作面順槽大面積布置注漿鉆孔，通過注漿鉆孔注漿來充填底板灰?guī)r含水層的巖溶裂隙和導水裂隙，從而大大減弱含水層的富水性并切斷水源補給通道，使受注含水層被改造為隔水層或弱含水層，同時增強了煤層底板隔水層的強度，降低了工作面底板出水的可能性，有利于工作面的安全回采。

3.底板注漿泵的選擇分析

3.1 ZBSB-32～120/10.5～3型注漿泵

以往城郊煤礦底板改造鉆場及井下鉆探施工主要采用ZBSB-32～120/10.5～3型注漿泵，通過近些年在城郊煤礦井下使用的效果綜合看，該型注漿泵局限性較大，主要在于泵壓不易操控，整機故障率普遍較高，維護工作量大，安全系數(shù)相對較低，且機身笨重，搬運不便。另外，在進入2903工作面施工后，由于二水平底板為高承壓的灰?guī)r水（水壓達4.5MPa以上），鉆孔的淺部試壓和深部封孔的質量要求也較一水平相應提高，這就要求注漿泵要具有可控的泵壓，運行穩(wěn)定可靠，安全系數(shù)高。而2903工作面巷道坡度大，隨著鉆場的變化，注漿泵要頻繁的搬運，由于ZBSB-32～120/10.5～3注漿泵整機體積大、笨重，給搬運造成了很大的困難，工人勞動強度顯著增大。基于以上多方面的原因，迫切需要引進一種新型的注漿泵來扭轉這種不利局面。

3.2 ZBY-3/16-22 型注漿泵技術指標及工作原理

城郊煤礦防治水專業(yè)和探防隊有關人員經(jīng)過廣泛的市場調查和專業(yè)分析，經(jīng)礦研究決定于2013年5月正式引進ZBY-3/16-22煤礦用液壓雙液注漿泵，并在2903工作面底板改造中進行試用。

ZBY-3/16-22煤礦用液壓雙液注漿泵主要技術參數(shù)：

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流量（m3/h）：3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 工作壓力（MPa）：0.5～16

電機功率（kW）：22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 額定往復次數(shù)（次/min）：22

容積效率（%）：85 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?總效率（%）：72

外形尺寸（mm）：1600×750×800 ? ? ? ? ? ? 重量（kg）：<460

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ZBY-3/16-22煤礦用液壓雙液注漿泵主要適用于含瓦斯礦井、建井以及井下注漿防治水工程，也用于隧道開鑿于維護，修建水壩、橋梁的基礎處理和各類地下工程。其原理是利用壓力使易凝固的物質或混合料向巖層或土壤的裂隙和空腔中進行準確地注射，以達到減少滲水、固結巖層的目的。該注漿泵為全液壓，單、雙液兩用，壓力可調式注漿泵。油缸和漿缸內的活塞、活塞圈、活塞桿及密封圈等均為分體制造，以便于清洗和更換。其工作介質為水、水泥漿、水玻璃等。

3.3效益分析

通過在2903工作面和21105對拉工作面累計近一年的試用，總體效果非常好，即安全且輕便，性能穩(wěn)定可靠，相較于ZBSB-32～120/10.5～3注漿泵，ZBY-3/16-22煤礦用液壓雙液注漿泵具有以下特點：

可調式泵壓（0.5～16MPa）能適應不同壓力需求;②采用液壓動力系統(tǒng)較原有的電控系統(tǒng)安全系數(shù)更高;③由于其油缸和漿缸內的活塞、活塞圈、活塞桿及密封圈等均為分體制造，便于清洗和更換，操作維護簡單;④性能穩(wěn)定故障率低;⑤成本低，單臺僅7萬元左右，成本下降一半以上;⑥體積小（1600×750×800mm）、重量輕（<460kg）、輪式、移動搬運方便等特點，能適應移動頻繁的多點注漿和二水平高承壓水條件下的注漿要求。

4.結束語

通過引進ZBY-3/16-22煤礦用液壓雙液注漿泵，提高了注漿施工安全系數(shù)和施工效率，滿足了二水平高承壓水條件下的注漿要求，能充分適應移動頻繁的多點注漿，有效降低了設備成本和職工勞動強度，促進了工作面防治水工作開展，對實現(xiàn)礦井安全生產具有重大推廣意義。

參考文獻：

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