化學注漿環保型加固材料的研制與應用

田思雨

摘要：傳統聚氨酯類加固材料在反應過程中產生大量熱量，而且聚氨酯類加固材料阻燃范圍和程度有限，為了提高磷礦開采過程的安全程度，可以研發一種反應熱量低、阻燃等級高、抗壓程度高的加固材料。同時隨著環保意識和環保觀念的提高，一些環保型加固材料已經研發成功并且在加固市場中廣泛應用。這些新型環保型加固材料的出現能夠避免由于工作面或者礦頂出現冒頂、脫落的現象，以提高建筑速度，提高建筑物的安全程度。基于此，本文主要簡述化學注漿保護型加固材料的特點以及應用過程。

關鍵詞：注漿材料;注漿加固;研制過程;應用

我國礦難安全事故的發生已經嚴重影響到從業人員的生命安全，而頂板事故則是我國安全事故發生最為頻繁的安全災害之一。為避免發生冒頂、片幫事故，就格外需要加固型化學材料以提高磷礦堅固程度。當前我國磷礦加固材料均為水泥基漿料和高分子化學漿料。其中水泥基漿料包括單液水泥漿與水泥和水玻璃混合雙液漿，水泥基漿料主要用于巷道修復，來源比較廣泛，成本比較低，但是由于混合漿內部顆粒比較大，難以在建筑物或者礦洞內容易凝結成石體.難以注入墻壁內的細微出導致凝結時間長、強度下降。而高分子化學漿液則主要是聚氨酯、脲醛樹脂類漿材，因此該類材料的滲透性比較好，擴散范圍大、凝結時間短，主要用于巷道和采煤工作中。但是與水泥基漿料相比，成本造價更高，也會造成環境污染。當前我國尚未對化學注漿環保型加同材料進行研究和研制，為了提高采礦時工作效率，將綜采與掘進工作提前和加快，就需要對化學注漿加固材料進行研究，以發揮有機材料特點，增強材料強度和環保特性。

1化學注漿環保型加固材料的特性

化學注漿環保型加同材料是在傳統聚氨酯化學注漿加同材料的基礎上，對其中的樹脂分子進行改造，增強樹脂分子的化學反應活性，提高反應效率。此外，在化學材料中加入無機材料以降低化學材料的揮發性以及對于環境的危害。通過將低粘度液體進行高壓灌注時，可以發現液體材料能夠被擠壓和推進到煤層與巖層，液體材料能夠延伸到裂縫縫隙之處，并且能夠在極短時間內生成高強度、高韌性的多元網狀體，從而達到加固的目的。

這種化學注漿環保型加同材料具有：其一，環保性。通過對這種材料進行調查研究后發現，該材料中的揮發性遠低于標準材料的要求，而且該化學材料中不含苯、甲苯、二甲苯，其揮發出來的氣體對環境污染比較低。其二，固化時間短。與傳統固化材料相比，化學環保型加固材料的固化時間在72s左右，遠快于傳統固話材料的Smin左右。其三，抗壓能力強。由于施工進度的要求，采煤工作與掘進工作的施工效率大大提高，并且在材料中添加了活性物質，其反應速度和抗壓強度大大提高。其四，此外化學材料的抗壓性能、粘結性能、阻燃性能與抗拉強度都大大提高。

2化學注漿環保型加固材料的應用

2.1增加粘接性能

由于化學注漿材料中具有大量活性材料，因此與磷礦破碎面或連接處具有粘結作用。在施工過程中，可以使用泵壓或膨脹內壓將液體材料擠壓入巖石層的縫隙或者巖石層與地質之間的縫隙之中，使得縫隙與破碎巖層能夠在極短時間內粘結在一起，提高同化程度和韌度。這種粘結液能夠使得破碎的煤巖層連接成整體，有助于保持巖層結構的整體性，對于阻止縫隙脫離、拓展和離層具有重要作用，并且能夠避免頂板下沉。

2.2填充密壓作用

在4-5MP作用下，將液體擠壓填充到巖層與縫隙之間的裂隙之lI1，使之在膨脹壓力下將液體擠壓到粘結處的所有縫隙之中，從而降低孔隙率，提高巖層的強度，以改變巖層內部的應力分布程度。

2.3提高巖層結構面強度

巖層的結構程度主要取決于結構面的強度和變形程度。如果結構面強度比較低，巖體就容易出現脫離和張開，進而導煤巖體強度降低，巷道出現擠壓變形;而如果結構面強度比較高，則能夠提高巖體強度和自身承載能力。

2.4在錨桿受力處受力狀態的改變

注漿液通過擠壓和滲透等方式進入到錨桿空處，使得錨桿與桿壁之間粘結起來，從而將支護形端錨式錨桿轉變為全長錨同或者加長型錨桿。此外，錨桿孔內注漿材料凝結體又能夠反作用于圍巖，從而避免圍巖的變形作用，而在錨同劑、注漿材料與圍巖接觸面之間形成整體，從而充分發揮錨桿的支護作用。

化學注漿環保型材料可以在注漿2小時后對巷道進行爆破后使用，并且隨著掘進工作的推進，可以觀察到每日注漿加同段具有以下效果：其一，注漿材料流動性快，擴散范圍廣，最多可以滲透到間距1mm的細微縫隙，同時可以形成3m半徑的范圍，填充效果比較明顯;其二，反應速度比較快，抗壓性比較強，在注漿工作2h后即可進行掘進工作，加工速度和效率大大提高。

3結束語

綜上所述，化學注漿環保型加固材料的應用打破傳統加固材料應用的局限性，重新構建磷礦巷道內部結構的完整性，并且完全控制巷道的下滑，有利于降低磷礦滑落事故的發生。同時在化學注漿加同環保材料中加入微細顆粒材料能夠在加固磷礦碎松軟煤巖體外，還能夠提高磷礦巷道的完整性和強度，提高加固效果。

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