高分子堵水劑的研制與應用

高分子堵水劑的研制與應用

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。為了加強煤礦安全生產(chǎn),曲阜瑞馳礦業(yè)工程有限公司和大學院校合作開發(fā)了一種新產(chǎn)品“高分子堵水劑”,可以有效地應用在礦井防治水、堵漏風、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型單一液體注漿材料,是高科技化學合成的注漿堵漏材料。該材料遇水后即與水發(fā)生化學反應,形成彈性膠狀固結(jié)膠體,一般反應量只占水量的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,立即進行化學反應,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、無化學變化。(4)高分子堵水劑遇水反應形成彈性固結(jié)膠體的同時,釋放CO2氣體,借助氣體壓力,漿液可進一步壓進地層的空隙,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)性能指標高分子堵水劑主要性能指標見表1。3為保護型低滴注劑的應用需要工藝過程(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綜放面埋下了嚴重的水災隱患。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隱患。經(jīng)認真分析論證,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)進行密封充填。-160m采空區(qū)側(cè)幫巷道由于巷道長期漏風,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速度進行分析,認為在地面鉆孔通過320m的段距,操作上存在一定的難度,只要考慮周全,把設(shè)備維護好,使注漿泵達到配比要求并能達到注漿中泵量的穩(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)反應的比例即調(diào)節(jié)堵水劑和水(泥漿)的混合比例,達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,泥漿泵量達到267L/min。這樣使2種漿液混合比達到了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行。這種工藝方法實施的基礎(chǔ)是調(diào)節(jié)反應時間,爭取混合漿液進入采空區(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