【正文】 。 2. 直流電法超前預(yù)報技術(shù)的幾個技術(shù)關(guān)鍵： 直流電超前探測法可以超前查獲掘進(jìn)作面前方空洞、斷層、富水區(qū)等地質(zhì)異常區(qū)，為掘進(jìn)工作面探放水工作提供了準(zhǔn)確的技術(shù)依據(jù)，有效地預(yù)防了掘進(jìn)工作面突水事故的發(fā)生。 點電源在均勻介質(zhì)中的電場形態(tài) j電流線 A′ 等電位面 B′ C′ A B C O ? 在巷道中設(shè) A、 B 兩極供電點，其中 B 點設(shè)在無窮遠(yuǎn)（大于測量范圍 3倍以上），就形成了以 A 點為中心穩(wěn)定的球形電場。其工作原理見圖。 ⑤ 存儲器中的數(shù)據(jù)通過 RS232 串行通訊口傳送到 PC 機(jī)中，在 PC 機(jī)中完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和成果圖的繪制。測點布置見下圖。以各條曲線上距 A1 供電點等距低阻點為依據(jù)，分別以 A A A3 點為圓心繪圓，三圓相交點即為前方低阻異常點。圖像下方數(shù)字代表距巷道掘進(jìn)工作面距離。 2）掘進(jìn)頭 前方探測區(qū)段內(nèi)存在4處視電阻 率電阻異常，電阻異常區(qū)段分別位于掘進(jìn)頭前方5m、22m、37m和 53m附近， 依次命 名為1號、2號、 3號和4號異常區(qū) ；1號、2號和4 號為低阻異常區(qū)，3號為高阻異 常區(qū)。 2） 掘進(jìn)頭前方探測區(qū)段內(nèi)存在4處 視電阻率電阻異常，電阻異常區(qū)段分別位于掘進(jìn)頭前方10 m、7 0m、 75m和 90m附 近， 依次命名為1 號、2號、 3號 和4號 異常區(qū)；1號 、2 號和4號為 低阻異常區(qū)，3號 為高阻異常區(qū)。 2 ）掘進(jìn)頭前方探測區(qū)段內(nèi)存在1處 視電阻率電阻異常，電阻異常區(qū)段位于掘進(jìn)頭前方9 396m 附近。 2 ）掘進(jìn)頭前方探測區(qū)段內(nèi)存在3處 視電阻率電阻異常區(qū)，電阻異常區(qū)段分別位于掘進(jìn)頭前方3 66 Mm和 81 m附 近， 依 次命名為1 號、2號 和3號 異常區(qū)；1 號、2 號為高阻異常區(qū)，3號 為低阻異常區(qū)。 3 ）根據(jù)地質(zhì)情況和巖性變化分析，1號 異常區(qū)為含水構(gòu)造帶，富水性較強(qiáng)；2號異 常區(qū)為含水構(gòu)造帶，富水性較弱；3號 異常區(qū)為地質(zhì)構(gòu)造，部分 含 有淋水；4號異 常區(qū)為地質(zhì)構(gòu)造，含淋水。 3）根據(jù) 地質(zhì)情況和巖性變化分析，1號異 常區(qū)為掘進(jìn)頭前方的巖溶裂隙帶引起的，含水性弱；2號異常 區(qū)為掘進(jìn)頭前方的巖溶裂隙帶引起的， 含水 性強(qiáng)。而探水鉆孔終孔位置應(yīng)始終超前掘進(jìn)工作面一段距離，該距離稱超前距 （見探水鉆孔的主要參數(shù)示意圖）。 因此 ， 當(dāng)采掘工作面將要揭露或接近含水 、導(dǎo)水的斷裂構(gòu)造時 ， 都必須進(jìn)行探水 ， 防止突水事故發(fā)生 。 ④ 巷道揭露或穿越斷層無突水征兆，但隔水層厚度及實際水壓接近臨界狀態(tài)。 ⑧ 采區(qū)內(nèi)小斷層使煤層與強(qiáng)含水層的距離縮短時，含水層水壓大于 2～ 3MPa。 ④ 查明斷層探水孔不同深度處的水壓、水量，確定底板水在隔水層中的導(dǎo)升高度。 （ 2）隔水巖柱處于臨界狀態(tài)時對掘進(jìn)工作面前方的探查：沿巷道掘進(jìn)方向打 3個孔。如水壓、水量較大時，應(yīng)先打孔疏水降壓，然后再過斷層。 （ 3） 富含水或?qū)詮?qiáng)、突水可能性大的斷層 ① 若水源為孔隙、裂隙含水層時，回采前疏水降壓至安全值以下，并留設(shè)防水煤柱。從而改善受注地層的水文地質(zhì)或工程地質(zhì)條件。 ? 1824年，英國的約瑟夫 ? 1885年蒂金斯成功采用地面預(yù)注漿方法開鑿井筒，并取得了專利權(quán)。 ? 1909年，比利時人勒馬爾塔蒙特提出了雙液單系統(tǒng)的一次壓注法并獲得專利。砂、土層的化學(xué)注漿防滲加固技術(shù)逐步被 20世紀(jì) 70年代以后開發(fā)的高壓噴射注漿法所取代；高壓噴射注漿技術(shù)由單管（ CCP法），逐步發(fā)展為二管（雙介質(zhì)）和三管（三介質(zhì)：水、氣、漿）。 ? 1964年我國研制成功 MG— 646新型化學(xué)漿液， 1967年研制成功水泥一水玻璃雙液注漿法， 70年代研制成功聚氨酯化學(xué)注漿材料。 4．按注漿的目的不同分類： 加固注漿、堵水防滲注漿、置換注漿 5．按漿液的滲透方式為類： 充填注漿、滲透注漿、擠密注漿和劈裂注漿 6．按注漿管形式進(jìn)行分類： 鉆桿法、花管法、雙層管雙栓塞法、同步注入法、高壓噴射攪拌法 二、注漿材料 （一）注漿材料及其特點 ? 注漿材料配制和作用一般包括三個階段： 原 材 料 配制 漿液 形成 結(jié)石 體 加入水或 其他溶劑 化學(xué)反應(yīng)或 物理反應(yīng) 結(jié)石體用于充填、堵塞地層中的裂隙或孔隙，起到堵水和加固的作用。 單液水泥漿 系指是指能改善水泥漿液性能的速凝劑、早強(qiáng)劑、塑化劑、懸浮劑等。水泥漿中加入氯化鈣或水玻璃均有顯著速凝作用。為了降低水泥漿的粘度，提高漿液的流動性，增加漿液的可注性，往往要加入分散劑。 超細(xì)水泥漿液 超細(xì)水泥漿液的特性： 1）同樣水灰比超細(xì)水泥漿液粘度比普通水泥和膠體水泥漿液粘度低、穩(wěn)定性好。 濕磨超細(xì)水泥 濕磨水泥制漿方法（簡稱 WMC）： ? 濕磨超細(xì)水泥是對水灰比為 1： 1的普通水泥的漿液再予以磨細(xì) 15min，所達(dá)到的平均粒徑為 4～ 10μm ，比表面積達(dá)到 7000～10000cm2/g，析水率只是普通水泥漿液的5％左右，可以在磨細(xì)操作的同時進(jìn)行注漿。在壓力作用下，水分不會被擠出，并且在注漿過程中有觸變性。反應(yīng)主要是離子交換及團(tuán)?；饔煤湍Y(jié)作用。 ?漿液特點： ①以粘土為主要成分，占 80%～ 85%； ②具有高分散性和高可控流動性，且其結(jié)石不收縮，堵水率可達(dá) 90%以上； ③漿液可注性好，擴(kuò)散半徑可控，可降低注漿鉆孔數(shù)量，避免漿液流失； ④漿液具抗水稀釋性、流變可控制性，能在動水狀態(tài)下注漿，避免漿液過多損耗； ⑤漿液結(jié)石體塑性強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有良好的抗震性和化學(xué)侵蝕能力。甲乙兩種漿液混合后 30min之內(nèi)即可凝結(jié)成固體； ⑤ 強(qiáng)度性能。 ?CS漿液的適宜配方為： ? 水泥為 425號或 525號普通硅酸鹽水泥 ? 水泥漿的水灰比為 ： l～ 1： 1， ? 水泥漿與水玻璃的體積比為 1： ～ 1： ? 水玻璃模數(shù)為 ～ ，濃度為 22～ 40Be? CS漿液漿液的凝固機(jī)理 2(3CaOSiO2)+4H2O → 3CaO2Al2O3 Ca(OH)2+ Na O 水玻璃把 Ca(OH)2置換為水化硅酸鈣。)表示，實際應(yīng)用時有兩種水玻璃： ? 38 B233。 O m olNm olOSai22? 水泥 水玻璃漿液的特點： ① 漿液可控性好，凝膠時間可準(zhǔn)確控制在幾秒到幾十分鐘的范圍內(nèi)； ② 漿液結(jié)石體強(qiáng)度高，可達(dá) ～ MPa； ③ 漿液的結(jié)石率高，可達(dá) 100%； ④ 結(jié)石體的滲透系數(shù)小，為 103 cm/s； ⑤ 該漿液適宜于 mm以上裂隙及 1mm以上粒徑的砂層使用； ⑥ 材料來源豐富，價格便宜，漿液對地下水和環(huán)境無污染。 3）水玻璃 硅氟酸漿液 ? 水玻璃和硅氟酸兩種漿液相遇便產(chǎn)生絮狀沉淀物，在性能上是一種比較好的水玻璃漿。 1. 丙烯酰胺類漿液 2. 木質(zhì)素類漿液 以紙漿廢液為主劑，加入一定量的固化劑所組成的漿液，包括鉻木質(zhì)素漿液和硫木質(zhì)素漿液兩種。 2) 硫木質(zhì)素漿液 ? 由于重鉻酸鈉是一種劇毒藥品，在地層中注漿存在著鉻離子（ Cr6+）污染地下水的問題，因此鉻木質(zhì)素漿液的廣泛應(yīng)用受到了一定的限制，以過硫酸銨完全代替重鉻酸鈉，成為無毒的硫木質(zhì)素漿液。 ? 漿液特點： ①材料來源豐富，價格便宜； ②漿液結(jié)石體的強(qiáng)度較高，達(dá) 40～ 80 MPa，但較脆； ③漿液粘度較大，在酸性條件下對設(shè)備有腐蝕性，在含碳酸鹽地層注漿時其結(jié)石體強(qiáng)度會下降； ④凝膠體抗?jié)B性差，長期存放會變質(zhì)固化，并且漿液的剌激性氣味大。 ? 改性脲醛樹脂的特點： ①漿液結(jié)石體強(qiáng)度大，膠結(jié)力強(qiáng)，固砂強(qiáng)度可達(dá) MPa； ②漿液粘度低，為 25 MPa ? 聚氨酯類漿液可分為兩大類 ? 水溶性 ? 非水溶性漿液 ? 區(qū)別在于： ? 前者與水能混合 ? 后者只溶于有機(jī)溶劑。 ? “一步法”就是在灌漿時，將主劑的組分和外加劑直接一次混合成漿液。 水溶性聚氨酯漿液 ? 水溶性聚氨酯漿液由預(yù)聚體和其他外加劑組成。 1. 鉆孔設(shè)備 地面常用鉆機(jī)： ? TXB－ 100型、紅旗－ 700型、紅旗－ 500型、 XJ－100型、 DPP－ 100型汽車鉆機(jī)等。 ? 漿液特點： ①漿液能均勻地分散或溶解在大量水中，凝膠后形成包有水的彈性體； ②結(jié)石體的抗?jié)B透性能好，一般在 106～ 108 cm/s之間； ③漿液的凝膠時間可以根據(jù)催化劑或緩沖劑的用量在數(shù)秒到數(shù)十分鐘之間調(diào)節(jié)。便于控制膠凝時間。 聚氨酯 類漿液 非水溶性聚氨酯漿液 ? 由多異氰酸酯和多羥基化合物聚合而成。 4. 聚氨酯類漿液 ? 由于漿液中含有未反應(yīng)的異氰酸基因，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)生成不溶于水的聚合體，因此能達(dá)到防滲、堵漏和固結(jié)的目的。 ? 漿液特點： ① 漿液流動性好，粘度低； ② 解決了漿液長期存放的問題，但漿液配制后必須立即使用； ③ 材料來源廣泛，成本下降。 3. 脲醛樹脂類漿液 ? 由脲素和甲醛綜合而成的一種高分子聚合物，在固化前是一種水溶性樹脂，用水配制成水溶液，溶液在酸性、常溫、常壓下就能迅速固化，并且具有一定的強(qiáng)度。 漿液特點： ① 漿液的粘度較小，可灌性好，滲透系數(shù)為 103～ 104 cm/s的基礎(chǔ)均可適于灌漿； ② 防滲性能好，用鉻木質(zhì)素漿液處理后的基礎(chǔ)，其滲透系數(shù)達(dá) 107～ 108 cm/s； ③ 漿液的膠凝時間可在幾秒鐘至十分鐘范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； ④ 新老凝膠之間的膠結(jié)較好，結(jié)石體的強(qiáng)度達(dá) MPa～ MPa。由于丙烯酰胺單體具有毒性，日本、美國等現(xiàn)在已不再使用。 1）水玻璃 氯化鈣漿液 ? 兩種液體在地下土壤中相遇，立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化硅膠體，并將土粒包圍起來凝成整體，不僅起到防滲作用，更主要的起到加固作用。 M=~ 堵漏用 ? 如果想進(jìn)一步縮短 CS漿液的凝膠時間，也可以在其中加入其他的化學(xué)添加劑，如三乙醇胺、氯化鈉、硅粉等，可將 CS漿液的凝膠時間縮短至 7~15秒。 ? 衡量水玻璃性質(zhì)有兩個重要參數(shù)。nSiO2 水玻璃也叫硅酸鈉或泡花堿，分子式為 Na O3H2O+Ca(OH)2 硅酸二鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 3CaO2SiO2 5. 水泥 水玻璃類漿液 ? 水泥 水玻璃類漿液亦稱 CS漿液（ C代表水泥， S代表水玻璃），是以水泥和水玻璃為主劑，兩者按一定的比例采用雙液方式注入，必要時加入附加劑所形成的注漿材料。 ? 主要技術(shù)特征： ① 由甲乙兩種固體粉料組成； ② 具有高含水性，水和固體粉料體積比高達(dá) 6： 1～ 9： 1，水灰比為 2：l～ 3： 1； ③ 具有可注性。 水泥粘土類漿液的特點 ① 較單液水泥漿液成本低，流動性好，抗?jié)B性強(qiáng)，結(jié)石率高； ② 抗壓強(qiáng)度因配方不同有所差異，一般情況下為 5～ 10 MPa，比單液水泥漿低，只適用于充填注漿； ③ 漿液材料來源豐富，價格低廉，采用單液注入工藝，設(shè)備簡單，操作方便； ④ 漿液無毒性，對地下水和環(huán)境無污染。 2. 類漿液水泥粘土 水泥粘土類漿液的性能 粘土用量對漿液性能的影響 水灰比 粘土用量 /占水泥 % 粘度 / 103Pa ?它的水灰比低，為 ～ 。 3）超細(xì)水泥漿液凝結(jié)時間的確定可用摻入硅酸鈉的方法在 45～ 150s的范圍內(nèi)調(diào)解。為滿足注漿工程的特殊需要，水泥需添加一些其他附加劑，如緩凝劑、流動劑、加氣劑、膨脹劑、防析水劑等。一般情況下，速凝早強(qiáng)劑用量為：三乙醇胺（或三異丙醇胺）占水泥用雖 ％～ ％，氯化鈉占水泥用量 ％～ ％。 （ 2）附加劑 ①水泥速凝劑 ? 能縮短水泥凝固時間的化學(xué)藥劑。常溫、常壓下存放一定時間不改變其基本性質(zhì)，不發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)； ④ 漿液無毒、無臭，不污染環(huán)境，對人體無害，屬非易燃、易爆物品； ⑤ 漿液對注漿設(shè)備、管路、混凝土建筑物及橡膠制品無腐蝕性，并且容易清洗； ⑥ 漿液固化時，無收縮現(xiàn)象，固化后有一定的粘結(jié)性，能牢固地與巖石、混凝土及砂子粘結(jié)； ⑦ 漿液結(jié)石率高，結(jié)石體有一定的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，不龜裂，抗?jié)B性好； ⑧ 結(jié)石體應(yīng)具有良好的耐老化特性和耐久性，能長期耐酸、堿、鹽、生物菌等腐蝕，并且其溫度、濕度特性與被注體相協(xié)調(diào)； ⑨ 注漿后材料顆粒應(yīng)有一定的細(xì)度，以滿足注漿效果，但顆粒越細(xì)，漿液成本也就越高； ⑩ 漿液配制方便，操作簡單，原材料來源豐富，價格合理，能大規(guī)模使用。 ? 注漿材料的發(fā)展，促進(jìn)了注漿設(shè)備和機(jī)具的研制，相繼出現(xiàn)了一系列高性能專用注漿泵，高精度的陀螺定向測斜儀，高效的凍注鉆機(jī)， KWS型止?jié){塞等。 ? 20世紀(jì) 60年代以后，煤炭行業(yè)的注漿技術(shù)得到快速發(fā)展。 ? 上世紀(jì) 50年代以后，歐美及日