水泥與化學材料聯合注漿堵水技術研究與應用

國棟材

（山西焦煤霍州煤電集團（有限）責任公司，山西臨汾033200）

0 引言

水患是礦山安全生產的隱患之一，解決方法主要有引導水流匯聚進行水泵排水、水泥注漿封堵等。引導水流匯聚進行水泵排水是將水流引導至水倉內進行匯聚，利用水泵進行排出，額外增加了人力、物力和財力的投入，花費的成本太高且不能從根本解決問題。水泥注漿[1]是將水泥與速凝劑漿液利用高壓泵打入煤巖裂縫中，水泥漿凝固后實現堵水。這種方法的劣勢在于當出水水壓較大時，水泥漿封堵效果差[2]；當裂隙為微裂隙[3]時，水泥漿擴散效果差，封堵效果不好；此外水泥注漿時，嚴重威脅職工的身體健康；若礦山壓力大，后期會出現注漿點產生裂隙，繼續導水。為解決水泥注漿封堵之不足，某礦開展了水泥與化學材料聯合注漿堵水技術研究。

1 工程背景

某礦副斜井井筒傾角-22°，直墻半圓拱形斷面，寬4.6 m，高4.1 m，巷道斷面為15.6 ㎡，在底板中部鋪設兩趟38 kg/m 的軌道。副斜井井筒30 m～90 m 區段為河床砂礫層，距河床直線距離為55 m，滲水量為6.5 m3/h，冬季滲水結冰影響斜井運輸，礦井需要成立專門的破冰隊進行除冰作業，此項作業危險性較大，礦方一直在尋求根治方法。

2 化學材料介紹

CH-601 型化學材料，由A 液、B 液兩種真溶液組份組成。A 液為多元復合高分子有機液體，B 液為多元復合無機液體。將A 液、B 液按照一定比例制成的漿液膠凝時間從幾秒到數小時可任意調節。對于大裂隙、大通道的涌水宜采用雙液注漿，快速凝膠堵水；對微裂隙涌水進行注漿封堵時，可采用單液注漿，也可采用雙液注漿，通過不同的配比，延長膠凝時間，加大漿液在微裂隙巖層的擴散效果與半徑，提高堵水率與堵水效果。

表1 CH-601材料技術參數

3 注漿方案及參數

3.1 方案

結合水文地質資料分析及現場勘察，本工程采用水泥與化學材料兩種漿材結合的方式進行注漿施工。首先利用水泥漿材的經濟性充填壁后淺部圍巖較大裂隙，然后采用化學材料的先進屬性封堵深部較小裂隙，凝膠時間設定為3 h。

3.2 注漿孔布置及參數

3.2.1 圍巖淺部注漿孔參數

鉆孔排式布置，排距2.5 m，每排7個孔，其中正頂1 個，兩肩各1 個，兩腰各1 個，兩底角各1 個。鉆孔垂直巷壁。孔深1.5 m。孔徑φ 42 mm。全長60 m 巷道共布置24排、計144個注漿孔。注漿孔布置詳見下圖。

采用7655 型氣腿式鑿巖機施工鉆孔，選擇直徑φ 42 mm 一字沖擊鉆頭，鉆孔設計1.5 m 深，一次施工到位。成孔后用打管器將纏有麻絲的φ 10 cm注漿鐵管打入至擋環深度。注漿采用ZBQ-15/5 型風動雙液注漿泵。注漿順序先下后上，先注兩幫后注兩肩，最后注拱頂。

圖1 淺部注漿鉆孔布置

理工科類內容占多數，人文社科類內容較少。從教育部公布的全國優秀外文教材目錄看，近五年的教材也不到百本，而且偏重理工類，人文社科類極少。游學是一種跨文化教學模式，要求對異國的政治、經濟、文化等相對深入的思索和認知。相對理工科類內容，人文社科類教材將擔負起影響和傳播的任務。因此，游學教材需在學習環境、學習資源和協作學習的教學環節中，圍繞人文社科內容，開展行之有效的包含準備、實施和反思的教學環節，讓游學生在積極主動的狀態下參與中國文化的學習和思考。

鉆孔排式布置，與淺部水泥注漿孔錯開，排距2.5 m。每排7 個孔，其中正頂1 個，兩肩各1 個，兩腰各1個，兩底角各1個。鉆孔垂直巷壁。孔深5 m。孔徑φ 28 mm。全長50 m巷道共布置24排、計144個注漿孔。

3.3 注漿參數

3.3.1 注漿壓力

西方文明發展演進邏輯是生產力發展的結果，受到西方歷史條件、地緣條件和文化傳統的影響。中國文明自信演進邏輯也是生產力發展的結果，也受到中國歷史文化傳統和地緣條件的影響。二者不是天然對立的，而是人類社會發展演進的邏輯展開。

圍巖淺部水泥注漿時要求的壓力達到3 MPa，時間要求為達到5 分鐘，最大注漿壓力不得超過5 MPa。深部化學材料注漿要求注漿壓力為8 MPa，時間要求為達到1 min，最大注漿壓力不得超過10 MPa。

3.3.2 注漿順序

先淺部水泥注漿，后深部化學注漿。水泥注漿先由施工段下端開始，依次向上移動。每排先兩底角再兩腰、再兩肩，最后注頂。深部化學注漿總順序由上向下施工。每排先左后右。先注出水少的一側，后注出水多的一側。

3.3.3 注漿量

注漿以達到設計注漿壓力為準。根據此礦以往的注漿經驗，預計本次注漿量為200 m3；其中淺部水泥注漿量約占90%，需要水泥144 t；深部化學材料注漿量約占10%，需要化學注漿材料CH-601液16.7 t。

3.3.4 注漿材料

近年來，網購盛行，但也存在產品真假難辨，出現產品質量問題維權難等引發購物風險的一系列問題。因此，企業建立有影響力的網絡品牌有助于讓消費者對產品產生信任，并通過保障產品質量和提供良好服務，促進產品的網絡銷售。

打眼→連接注漿管和注射槍→用高壓膠管連接注射槍和注漿泵→將兩根吸管分別插入裝有鎂多寶材料A液和B液的桶內→開泵注漿→沖洗機具→停泵→拆卸注射槍。

4 施工工藝

4.1 水泥注漿施工[4]

首先，電子信息科學與技術專業在課程體系設置方面存在很大的局限性。課程主要是校內的必修課程及專業基礎課程，缺少培養學生創新思維和創新能力的課程和相關環節，如校內的通識教育課程和專業學科前沿講座，校外的專題講座和學術會議等。現有課程在創新型人才培養方面的作用和輻射力還很小，這給電子信息科學與技術專業的創新型人才培養帶來很大的阻礙。

也許是去年效益好的緣由，今年的園里栽了不少美人嬌花，園林的負責人說，美人蕉花是雞冠花好幾倍，難怪前些年那片土慌著。給人一種園好企業興的感覺。

崔：既然提到了“拉三”，那么這幾個經典版本的“拉三”，哪個是您的最愛？是拉赫瑪尼諾夫本人的經典演繹？是霍洛維茲的傳承和創新？是阿格里奇的極致炫技？還是范·克萊本在“柴科夫斯基國際鋼琴比賽”中對此曲的解構與重塑？

設備保養：制漿機和注漿泵需做到每班使用前進行加油維護，每注漿達到15 t水泥時，需要更換注漿泵的加壓柱塞、膠墊、閥座等部件。

水泥注漿主要工序：

二是逆周期監管中通過確定最低資本充足率水平來緩釋順周期性。資本充足率是指一個金融機構在運營過程中的資本總額對其風險加權資產的比率，是保證金融機構在市場中正常運營和發展所必需的資本比率。在經濟運行過程中，各國金融監管部門都會根據經濟形勢的變化運用自由裁量權來確定金融機構資本充足率的管制，以緩釋監管中帶來的順周期性。在經濟下行時監管部門會降低金融機構的最低資本充足率,在經濟上行時監管機構會提高資本充足率。最低資本充足率的確定，直接影響著金融運行中的安全與周期性問題。

（1）制漿：制漿方法采用機械方法，漿液的濃度控制方法為先稀后濃的方法。

一是將紅色文化融入課程設計。我軍紅色文化內涵豐富、源遠流長。比如井岡山精神、長征精神、延安精神、雷鋒精神、“兩彈一星”精神等，其價值不僅體現在當時當地，更重要的是對社會進步和軍隊發展能夠產生積極影響。課程是院校教育的重要載體，將豐富的紅色文化融入課程設計之中，推動紅色文化課程化，對于軍隊院校文化建設及我軍紅色基因的傳承，都具有重要意義。

（2）壓注：注漿時采用雙液形式注漿，采用直徑φ 19 mm 高壓膠管壓送。當注漿泵壓力升至3 MPa 后，繼續壓注5 min后關閉注漿泵，關閉閥門，注漿結束。

化學注漿孔采用手持式幫錨桿機或頂錨桿機配用φ 28mm 合金鋼鉆頭套孔打至成孔，孔深為5 m，成孔后下入注漿管。注漿管由長1 m，φ 12.7mm 無縫鋼管兩端套扣連接而成。

施工工藝[5]：標定鉆孔位置→鉆孔→檢查鉆孔質量→安裝注漿管及球閥→制漿→開泵、注漿→封孔→凝固→驗收質量。

塵世中的好男人，應該就是這個模樣了吧。生而為人，誰還沒幾個缺點呢？畢竟你我，也只是許姣容那般的普通女子，求的是平安順遂，要的是白頭偕老，盼的是子孫滿堂。完美太難得，幸福就很好。

4.2 化學注漿施工

清洗：每次注漿完成必須立即將注漿泵吸漿管放到清水池內吸取清水，對注漿泵加壓泵腔和注漿管路進行清水清洗，并保證清洗時間在10 min以上。

施工工藝：標定鉆孔位置→鉆孔→檢查鉆孔質量→施工錨索→安裝注漿鋼管→錨索鎖具鎖死注漿管→準備漿液→開泵注漿→封孔→檢查注漿質量→驗收。

化學注漿采用ZBQ-5/12 加強型專用風動雙液注漿泵。

其注漿施工過程和水泥注漿類似，如下：

3.2.2 圍巖深部注漿孔參數

圍巖淺部注漿材料選用山水集團325#硅酸鹽水泥與添加劑。水灰比例調整為0.8：1，把水玻璃由40°Bé稀釋成20～30°Bé的濃度，水玻璃的用量要求為水泥漿用量的20%左右。圍巖深部注漿材料選用CH-601材料，此材料由A液、B液兩種真溶液組份組成，A液與B液配比比值為20：1。

圖2 注漿過程

5 現場施工

5.1 施工工程量

本次在對副斜井30 m～90 m滲水區域進行注漿止水導流綜合治理中，施工水泥鉆孔67 個，共注水泥漿118 t，水玻璃23.6 t；施工化學漿液鉆孔24 個，注化學材料11 t，副斜井挖溝槽80 m×0.3 m×0.2 m，埋管導流至聯巷處水倉。

5.2 注意事項

(1)在注漿孔施工過程中，不得隨意更換鉆頭直徑，保證鉆孔直徑符合要求。

(2)打眼前在鉆桿上做標記，保證打眼深度。打眼時嚴禁來回拉動鉆桿，以免擴大孔徑。

(3)安裝注漿管前，必須用壓風或高壓水吹（沖）凈眼孔內殘存物質，確保封口嚴實。壓風或高壓水開啟時，管口前方嚴禁站人。

(4)開機前應檢查注漿設備和管路，檢查閥門是否完全開啟，管路接頭要牢靠、嚴密、有效。注漿管必須采用合格的高壓膠管。

(5)操作封孔器時不能正面面對，必須在注漿管內脈沖壓力釋放后再開啟注漿閥門。

(6)司泵員必須始終嚴密注視泵壓，關注泵況，并隨時與前方觀察人員聯系，一旦發現有巖壁松動、跑（漏）漿、注漿壓力突然驟降等異常情況，應立即停止注漿，查明原因，采取措施后才準恢復注漿施工。

(7)作業場所必須備有一定量的清潔用水，如漿液不慎濺到皮膚或眼睛內，應立即用大量清水沖洗，嚴重者應立即就醫，人體不得接觸化學注漿材料。

(8)整個注漿系統高壓端的聯接件必須聯接牢固，注漿時連接管路的扁銷必須使用正規的扁銷，不得使用鐵絲代替。

地源熱泵空調系統(也習慣稱為地源熱泵或地源熱泵系統)是一種通過利用地下巖土層中存在的淺層地熱能，為商業、公共和住宅建筑夏季制冷、冬季供暖的環保能源利用系統。它是一個總稱，包括了土壤耦合熱泵系統、地下埋管換熱器地源熱泵系統、地下水熱泵系統、地表水熱泵系統等[1]。該項研究針對的是地下水熱泵系統進行的研究。地下水源熱泵系統本身是一個復雜的系統，其能效比等級的預測屬于神經網絡非線性擬合應用的領域[2]。由于傳統的建模方法很難有效地解決系統非線性這個特點而產生的問題，所以利用神經網絡的非線性特點對現實生活中因非線性而造成的問題很好地進行模擬。

6 施工效果

利用CH-601 材料結合水泥對滲水區進行封堵后，其效果良好，堵水率達到95%以上，施工結束后滲水量降低到0.2 m3/h，頂板滴水不再成線，冬季不再出現結冰現象，消除了斜坡巷道打冰風險。同時解決了傳統水泥注漿時水泥漿在微小裂隙中擴散不充分、堵水效果不好的問題，解決了水泥注漿施工時環境差，勞動量大等問題，同時也解決了提高巷道圍巖的密閉性，取得良好的經濟效益和社會效益。