新型液壓注漿泵在底板改造中的應(yīng)用

汪佩 劉超

摘要：注漿泵是底板改造注漿施工中的關(guān)鍵設(shè)備，注漿泵的性能、質(zhì)量對(duì)注漿工程的安全、質(zhì)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(shí)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(chǎng)調(diào)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(jìn)工作面防治水工作開展。

關(guān)鍵詞：注漿施工;液壓注漿泵;底板改造

1.井田地質(zhì)和水文地質(zhì)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(gòu)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(zhì)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(shì)。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(xiǎn)性。井田地溫隨深度的增加而增加。城郊井田是一個(gè)與外部水聯(lián)系較微弱，補(bǔ)給不足的較完整的獨(dú)立水文地質(zhì)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(qiáng)度和開采范圍的不斷擴(kuò)展，水壓逐漸升高，底板突水的威脅日趨嚴(yán)重，制約著礦井正常安全生產(chǎn)。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(chǔ)量，為礦區(qū)的長(zhǎng)遠(yuǎn)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(shù)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(dǎo)水裂隙，從而大大減弱含水層的富水性并切斷水源補(bǔ)給通道，使受注含水層被改造為隔水層或弱含水層，同時(shí)增強(qiáng)了煤層底板隔水層的強(qiáng)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(chǎng)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(jī)故障率普遍較高，維護(hù)工作量大，安全系數(shù)相對(duì)較低，且機(jī)身笨重，搬運(yùn)不便。另外，在進(jìn)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(dá)4.5MPa以上），鉆孔的淺部試壓和深部封孔的質(zhì)量要求也較一水平相應(yīng)提高，這就要求注漿泵要具有可控的泵壓，運(yùn)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(chǎng)的變化，注漿泵要頻繁的搬運(yùn)，由于ZBSB-32～120/10.5～3注漿泵整機(jī)體積大、笨重，給搬運(yùn)造成了很大的困難，工人勞動(dòng)強(qiáng)度顯著增大。基于以上多方面的原因，迫切需要引進(jìn)一種新型的注漿泵來扭轉(zhuǎn)這種不利局面。

3.2 ZBY-3/16-22 型注漿泵技術(shù)指標(biāo)及工作原理

城郊煤礦防治水專業(yè)和探防隊(duì)有關(guān)人員經(jīng)過廣泛的市場(chǎng)調(diào)查和專業(yè)分析，經(jīng)礦研究決定于2013年5月正式引進(jìn)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(jìn)行試用。

ZBY-3/16-22煤礦用液壓雙液注漿泵主要技術(shù)參數(shù)：

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

電機(jī)功率（kW）：22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 額定往復(fù)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(hù)，修建水壩、橋梁的基礎(chǔ)處理和各類地下工程。其原理是利用壓力使易凝固的物質(zhì)或混合料向巖層或土壤的裂隙和空腔中進(jìn)行準(zhǔn)確地注射，以達(dá)到減少滲水、固結(jié)巖層的目的。該注漿泵為全液壓，單、雙液兩用，壓力可調(diào)式注漿泵。油缸和漿缸內(nèi)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(zhì)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(duì)拉工作面累計(jì)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(diǎn)：

可調(diào)式泵壓（0.5～16MPa）能適應(yīng)不同壓力需求;②采用液壓動(dòng)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(nèi)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(hù)簡(jiǎn)單;④性能穩(wěn)定故障率低;⑤成本低，單臺(tái)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(dòng)搬運(yùn)方便等特點(diǎn)，能適應(yīng)移動(dòng)頻繁的多點(diǎn)注漿和二水平高承壓水條件下的注漿要求。

4.結(jié)束語

通過引進(jìn)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(yīng)移動(dòng)頻繁的多點(diǎn)注漿，有效降低了設(shè)備成本和職工勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)了工作面防治水工作開展，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)具有重大推廣意義。

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