高分子堵水劑的研制與應(yīng)用

高分子堵水劑的研制與應(yīng)用

安全生產(chǎn)、礦業(yè)安全和國家所有權(quán)安全一直是國家安全生產(chǎn)和保護(hù)的重要組成部分。每年煤礦安全事故經(jīng)常發(fā)生,煤礦事故的死亡率高。煤礦中的安全隱患有諸多方面,如:瓦斯、透水、塌方等。為了加強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn),曲阜瑞馳礦業(yè)工程有限公司和大學(xué)院校合作開發(fā)了一種新產(chǎn)品“高分子堵水劑”,可以有效地應(yīng)用在礦井防治水、堵漏風(fēng)、堵瓦斯、充填加固等方面,為煤礦安全生產(chǎn)又提供了一種新的操作簡便的產(chǎn)品和手段。能夠有力地保障煤礦生產(chǎn)中的安全。1接枝型高分子堵水劑高分子堵水劑是一種水反應(yīng)型單一液體注漿材料,是高科技化學(xué)合成的注漿堵漏材料。該材料遇水后即與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成彈性膠狀固結(jié)膠體,一般反應(yīng)量只占水量的5%～10%。其具體特點如下:(1)高分子堵水劑遇水后自行分散、乳化、發(fā)泡,立即進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),形成不透水的彈性膠狀固結(jié)體,形成良好的止水能力。(2)反應(yīng)后形成的彈性膠狀固結(jié)體有良好的延伸性、彈性及抗?jié)B性、耐低溫性、阻燃性,并在水中永久保持原形。(3)與水混合后黏度小,可灌注性好,固結(jié)體在水中浸泡對人體無害、無毒、無污染、無化學(xué)變化。(4)高分子堵水劑遇水反應(yīng)形成彈性固結(jié)膠體的同時,釋放CO2氣體,借助氣體壓力,漿液可進(jìn)一步壓進(jìn)地層的空隙,使多孔破碎性結(jié)構(gòu)地層能完全充填密實。具有多次滲透的特點。(5)高分子堵水劑的膨脹性好,容水量大,具有良好的親水性和可灌注性,同時漿液的黏度、固化速度、時間可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。(6)由于灌注的高分子堵水劑是單一材料,因此現(xiàn)場操作工藝簡單,使用方便。2主要技術(shù)性能指標(biāo)高分子堵水劑主要性能指標(biāo)見表1。3為保護(hù)型低滴注劑的應(yīng)用需要工藝過程(1)設(shè)備、材料和員工(2)有一個水屬性(3)無水設(shè)施(4)在注射高度防止劑的情況下，暴露的砂漿管道可以切下，壓注符合合金鹿油的裝置可以用專用清潔劑清洗，專用清潔劑可以回收率使用2.3次4應(yīng)用地點(1)壓注高分子堵水劑的施工該礦4300綜放工作面頂部40～60m有含水層和流沙層,同時該面和一地方礦采空區(qū)相鄰,地方礦1條廢棄巷道和4300綜放面下順槽相連通,為4300綜放面埋下了嚴(yán)重的水災(zāi)隱患。興隆莊礦用0.5m厚的閉墻將地方礦老巷和4300綜放面上順槽隔絕,但0.5m厚的閉墻不能排除水災(zāi)隱患。經(jīng)認(rèn)真分析論證,興隆莊礦決定向閉墻內(nèi)壓注高分子堵水劑,該材料屬于單一液體,壓注工藝簡單,且勞動強(qiáng)度低。首先在閉墻外施工了3個Φ50mm鉆孔,并下套管。利用曲桿泵壓注高分子堵水劑,通過管路連接到閉墻外的3個鉆孔套管上,向閉內(nèi)大量壓注高分子堵水劑材料,迅速解決了此隱患。其壓注工藝見圖3。(2)設(shè)置觀測鉆孔14采區(qū)東邊界聯(lián)絡(luò)巷下車場共有7個出水點,長度10m,出水面積約30m2,出水量6m3/h,在每個出水點附近布置2個鉆孔,孔深3m,孔角度60°～70°,共計14個鉆孔。堵水后只有1個地點滲水,效果很好。另有1個25m3/h左右的采空區(qū)出水點,直接向此Φ16mm粗的出水點注入高分子堵水劑,2min完全堵住。(3)高分子堵水劑堵水效果北大巷炸藥庫門口從建礦以來一直有水,巷道斷面面積:17.45m2,淋水長度15m。堵水前出水量約為3～5m3/h,采用先注水沖裂隙,再注高分子堵水劑的方法,堵水后無滲水,堵水效果明顯?，F(xiàn)場環(huán)境得到改善,綜合形象得到較大的提高。(4)幫巷道注漿管用高分子堵水劑對-160m采空區(qū)側(cè)幫巷道CO等有害氣體泄漏區(qū)進(jìn)行密封充填。-160m采空區(qū)側(cè)幫巷道由于巷道長期漏風(fēng),采空區(qū)供氧充分,CO氣體上升逐步加快,明顯有自燃隱患。在巷幫打孔深1.5～2.0m,插入注漿管,同時在注漿管上接上1個三通閥門,一端接水管另一端接注漿泵管路,用閥門控制高分子堵水劑流量,然后實施密封充填。有害氣體很快控制在規(guī)程以內(nèi),消除了事故隱患。(5)過地面鉆孔雙液注漿該礦8500出水來自灰?guī)r和斷層水,水量100～500m3/h左右,井下治理難度較大。通過礦方對高分子堵水劑材料原理和反應(yīng)速度進(jìn)行分析,認(rèn)為在地面鉆孔通過320m的段距,操作上存在一定的難度,只要考慮周全,把設(shè)備維護(hù)好,使注漿泵達(dá)到配比要求并能達(dá)到注漿中泵量的穩(wěn)定,注漿過程中不出現(xiàn)停止、注漿前后內(nèi)管堵水劑沖洗干凈,就能滿足注漿需要。經(jīng)對現(xiàn)有設(shè)備和水量的分析,在具備以上條件的情況下,通過地面鉆孔雙液注漿的方法治理,詳見圖4。設(shè)備采用TBW-850注漿泵能滿足要求,采用雙液注漿方式進(jìn)行。內(nèi)管灌注堵水劑,外管灌注水或者一定濃度的泥漿(粘土泥漿或者粉煤灰漿液),依靠內(nèi)外管兩注漿泵的泵量比來調(diào)節(jié)反應(yīng)的比例即調(diào)節(jié)堵水劑和水(泥漿)的混合比例,達(dá)到注漿阻水的良好效果。在使用現(xiàn)有注漿泵的基礎(chǔ)上,堵水劑泵量為40L/min,泥漿泵量達(dá)到267L/min。這樣使2種漿液混合比達(dá)到了15%。雙液混合效果合理。在注漿過程中,為了防止其他鉆孔被凝固后的膠狀體堵塞,附近其它鉆孔采用注水的方法進(jìn)行。這種工藝方法實施的基礎(chǔ)是調(diào)節(jié)反應(yīng)時間,爭取混合漿液進(jìn)入采空區(qū)后形成固體(而不是在鉆孔內(nèi)形成固體)而且達(dá)到這種固體形成的連續(xù)性。隨著連續(xù)注漿,固體體積越來越大,從而達(dá)到阻水目的。單液或雙液礦用注漿泵(氣動或電動)1臺,注漿高壓膠管及注漿無縫鋼管(花管)若干;注漿施工人員2～3人。需要堵水、加固、充填區(qū)域:按孔距500～2000mm及孔深1500～3000mm布孔、打鉆;注漿管與巷道壁的固結(jié)采用麻繩或海帶及其它方式。采用礦用注漿泵直