【正文】 5. 其他有機(jī)類漿液 四種漿液： ? 糠醛樹脂漿液 ? 環(huán)氧樹脂漿液 ? 丙烯酸鹽漿液 ? 甲凝漿液 三、注漿設(shè)備與機(jī)具 ?注漿設(shè)備及機(jī)具，主要包括 : ? 鉆機(jī)、鉆具、注漿泵、攪拌機(jī)、注漿管線、止?jié){塞和混合器等 ?其中 : ? 鉆機(jī)與鉆具是成孔設(shè)備 ? 注漿泵、攪拌機(jī)等其它設(shè)備、器具則是制備、輸送漿液等，并將漿液注入地層空隙或軟土地層中的機(jī)具。 ? 漿液特點(diǎn)： ① 漿液是非水溶性的，遇水開始反應(yīng)，因此不易被地下水沖稀或沖失； ② 漿液遇水反應(yīng)時(shí)發(fā)泡膨脹，進(jìn)行二次滲透，擴(kuò)散均勻，注漿效果好； ③ 結(jié)石體抗壓強(qiáng)度高； ④ 采用單液系統(tǒng)注漿，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單。 ? 當(dāng)該漿液制備時(shí)可分為 “ 一步法 ” 和 “ 二步法 ” 兩種。另外反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生二氧化碳，使體積膨脹而增加固結(jié)體積比，并產(chǎn)生較大的膨脹壓力，促使?jié){液二次擴(kuò)散，從而加大了擴(kuò)散范圍。 改性脲醛樹脂液 ? 脲醛樹脂漿液雖有價(jià)格低廉、使用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，但仍有許多不足之處對(duì)注漿不利，如質(zhì)脆易碎，抗?jié)B性差，與巖石膠結(jié)力不強(qiáng)，并有收縮現(xiàn)象，有效期短等，因此，有時(shí)在脲醛樹脂生產(chǎn)過(guò)程中，加入一種或幾種能參與反應(yīng)的化合物或在脲醛樹脂漿液中加入另一種注漿材料混合使用，以取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到改善性能的目的。 ?脲醛樹脂類漿液分三類，性能如下： 脲醛樹脂漿液 ? 用市售固體含量為 55%左右的脲醛樹脂為主劑，注漿時(shí)稀釋至 40%，然后加入酸或強(qiáng)酸弱堿鹽作固化劑。 ⑤ 原材料來(lái)源廣，價(jià)格低廉。 ? 漿液特點(diǎn)： ① 粘度小，在凝膠前一直保持不變，具有良好的滲透性； ② 凝膠時(shí)間可以準(zhǔn)確地控制在幾秒至幾十分鐘的范圍內(nèi)，漿液凝膠是在瞬間發(fā)生并完成的； ③ 凝膠體抗?jié)B性能好，滲透系數(shù)為 109～ 1010 cm/s； ④ 凝膠體抗壓強(qiáng)度低，一般不受配方的影響，其值約為 ～ MPa。 2）水玻璃 鋁酸鈉漿液 ? 水玻璃與鋁酸鈉反應(yīng)，生成凝膠物質(zhì)硅膠及硅酸鋁鹽，膠結(jié)砂和土壤，起到加固和堵水作用。如果要延長(zhǎng) CS漿液的凝膠時(shí)間，可在其中加入緩凝劑，如磷酸二氫鉀等。 ? 模數(shù)： M= ? 一般情況下 M=~ ? 濃度：用玻美度 (B233。mH2O↓+Na (OH)。SiO2。Al2O3)+6H2O → 3CaO3H2O +3Ca(OH)2 硅酸三鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 2(3CaO水泥 水玻璃類漿液是一種用途極其廣泛、使用效果良好的注漿材料。甲乙兩種固體粉料與水?dāng)嚢柚瞥傻募滓覂煞N漿液，單獨(dú)放置可達(dá) 24h以上不凝固、不結(jié)底，流動(dòng)性好，適應(yīng)于遠(yuǎn)距離輸送； ④ 具有速凝性。 3. 可控域粘土固化漿液 ? 以粘土為主劑加入一定量的添加固化劑而成，漿液成本低、來(lái)源廣、應(yīng)用范圍大。s 密度 /g/cm3 凝膠時(shí)間 結(jié)石率 /% 抗壓強(qiáng)度 /MPa 初凝 終凝 3d 9d 14d 28d ∶ 1 5 滴流 2h42min 5h52min 99 － ∶ 1 5 40 7h50min 13h1min 93 1∶ 1 5 19 8h30min 14h30min 87 ∶ 1 5 11h5 min 23h50min 66 2∶ 1 5 13h53min 51h52min 57 ∶ 1 10 不流動(dòng) － 2h24min 5h29min 100 － － － ∶ 1 10 65 5h15min 9h38min 99 － 1∶ 1 10 21 7h24min 14h10min 91 － ∶ 1 10 17 8h12min 20h25min 79 － 2∶ 1 10 16 9h16min 30h24min 58 － ∶ 1 15 － － － － － － － － － ∶ 1 15 71 4h35min 8h50min 99 － 1∶ 1 15 23 6h20min 14h13min 95 － ∶ 1 15 19 7h45min 24h5min 80 － 2∶ 1 15 16 9h50min 29h16min 60 － 水泥和粘土的化學(xué)反應(yīng) ? 水泥和粘土攪拌后，首先是水泥水化，產(chǎn)生水化物的同時(shí)，一部分繼續(xù)硬化，形成水泥水化物的骨架，另一部分則與周圍具有活性的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)。這種稠漿 2小時(shí)內(nèi)的析水率不超過(guò) 5％。 4）超細(xì)水泥具有可調(diào)的膨脹率，容易使結(jié)石體充滿整個(gè)裂隙，使其界面結(jié)合得十分嚴(yán)密，大大提高了其抗?jié)B能力。 水灰比 附加劑 初凝時(shí)間 終凝時(shí)間 抗壓強(qiáng)度 / 名稱 用量 /% 1d 2d 7d 28d 1∶ 1 0 0 14h15min 25h00min 8 16 59 92 1∶ 1 水玻璃 3 7h20min 14h30min 10 18 55 — 1∶ 1 氯化鈣 2 7h10min 15h04min 10 19 61 95 1∶ 1 氯化鈣 3 6h50min 13h08min 11 20 65 98 單液水泥漿的特點(diǎn) ① 水泥作為注漿材料，來(lái)源豐富，價(jià)格低廉； ② 漿液結(jié)石體強(qiáng)度高，抗?jié)B性能好； ③ 采用單液方式注入，工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便； ④ 由于水泥是顆粒材料，可注性差，難以注入中細(xì)粉砂層及細(xì)裂隙巖層； ⑤ 水泥漿液初、終凝時(shí)間長(zhǎng)，不能準(zhǔn)確控制，容易流失，易沉淀析水、強(qiáng)度增長(zhǎng)慢、結(jié)石率低、穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。 ③ 水泥的分散劑和懸浮劑 ? 單液水泥漿易沉淀析水，需發(fā)加入懸浮劑。我國(guó)速凝劑種類很多，如 “ 711”型、紅星一型、陽(yáng)泉一型、氯化鈣、蘇打、水玻璃、碳酸鉀、硫酸納等。 按漿材料主劑性質(zhì)分為兩大系列： （二）注漿材料的分類 無(wú)機(jī)系列 ? 單液水泥類漿液 ? 水泥粘土類漿液 ? 可控域粘土固化漿液 ? 高水速凝材料漿液 ? 水泥 水玻璃類漿液 ? 水玻璃類漿液 有機(jī)系列 ? 丙烯酰胺類漿液 ? 木質(zhì)素類漿液 ? 脲醛樹酯類漿液 ? 聚胺酯類漿液 ? 其他有機(jī)類漿液 1. 單液水泥類漿液 （三）無(wú)機(jī)系列注漿材料 以水泥為主包括添加一定量的附加劑，用水配制成漿液，采用單液方式注入巖土層，這樣的漿液稱為單液水泥漿。 注漿方法分類； 1．按注漿材料的不同分類： 化學(xué)注漿、水泥注漿、粘土類注漿 2．按漿液的混合方式分類： 單液?jiǎn)蜗到y(tǒng)法、雙液?jiǎn)蜗到y(tǒng)法 同步注入型雙液雙系統(tǒng)法、交替注入雙液雙系統(tǒng)法 3．按注漿的施工時(shí)間分類： 預(yù)注漿、后注漿。注漿材料由單液水泥漿發(fā)展到 CS雙漿，即水泥 ─水玻璃漿液。另一方面，注漿材料向超細(xì)水泥方向發(fā)展，逐步替代化學(xué)漿材，減小對(duì)環(huán)境污染和降低工程造價(jià)。 ? 1887年，德國(guó)切撤爾斯基發(fā)明了硅化法并獲得專利。 ? 1864年，阿里因普瑞貝硬煤礦的一個(gè)井筒第一次使用了水泥注漿法，以后又相繼在比利時(shí)、法國(guó)和德國(guó)使用了這種方法。貝里格尼在修理第厄普沖刷閘時(shí)，用木制沖擊筒裝置，人工錘擊方法向地層擠壓將石灰和粘土漿液加固迪普港的磚石砌體，開始了注漿施工。 第三部分 煤礦注漿堵水技術(shù) 一、注漿技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀與研究方向 又稱為灌漿（ Grouting），它是將一定材料配制成漿液，用壓送設(shè)備將其灌入地層縫隙內(nèi)使其擴(kuò)散、膠凝或固化，以達(dá)到加固地層或防滲堵漏的目的。 ③若為厚層強(qiáng)巖溶水或大型地表水體時(shí)，巷道掘進(jìn)必須超前探水，回采時(shí)須留設(shè)斷層防水煤柱。 （ 2） 斷層帶弱含（導(dǎo)）水，有可能突水的斷裂帶 ①若水源為孔隙、裂隙含水層時(shí)，需加強(qiáng)支護(hù)，防止冒落。 （ 1）探查工作面前方已知或預(yù)測(cè)含（導(dǎo)）水?dāng)鄬樱合炔贾镁蜻M(jìn)前方 1號(hào)孔，然后再打 3號(hào)孔，確定斷層走向、傾向、傾角和斷層的落差及兩盤的對(duì)接關(guān)系。 ③ 查明煤層與強(qiáng)含水層的實(shí)際間距。 ⑦ 采掘工作面接近推斷導(dǎo)水?dāng)鄬?100m時(shí)，或距已知含（導(dǎo)）水?dāng)鄬?60m。 ③ 采掘工作面底板隔水層厚度與承受水壓都處于臨界狀態(tài)，采掘工作面影響范圍內(nèi)斷層賦存情況不清。 （二）探放水鉆孔布置方式 扇形探水鉆孔 半扇形探水鉆孔 ? 探水鉆孔的布置方式和巷道類型、煤層厚度與產(chǎn)狀有關(guān)，情況不同時(shí)，布置方式也有所不同，主要有 :扇形、半扇形 （三）探水與掘進(jìn)的配合 1. 雙巷掘進(jìn)交叉探水 2. 雙巷掘進(jìn)單巷超前探水 3. 平巷與上山配合探水 4. 隔離式探水 （四）斷層帶探放水 ? 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 礦井突水事故中有 90％ 以上是位于斷裂帶或其附近 。 六、井下鉆探 1. 超前距 ? 探水時(shí)從探水線開始向前方打鉆孔，探水一掘進(jìn)一再探水一再掘進(jìn)，循環(huán)進(jìn)行。 2）掘進(jìn) 頭前方探測(cè)區(qū)段內(nèi)存在3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26m、3 5m和42m附近，依 次命名為1號(hào)、2 號(hào) 和3 號(hào)異常區(qū)；1號(hào)、 2號(hào)為低阻異常區(qū) ，3號(hào)為高阻異常 區(qū)。 2）掘 進(jìn)頭前方探測(cè)區(qū)段內(nèi)存在4處 視電阻率電阻異常，電阻異常區(qū)段位于掘進(jìn)頭前方27m、 41m、 65m和 94m附 近，依次命名為1號(hào) 異常區(qū)、2號(hào)異 常 區(qū) 、3號(hào) 異常區(qū)和4號(hào)異 常區(qū)。 圖 2圖 15 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85012345 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 8501234大 瑤 山 隧 道 一 工 區(qū) 正 洞 ( 左側(cè) ) 直 流 電 法 超 前 探 測(cè) 圖比例： X 方向 1 ： 3 0 0 ； Y 方向 1 ： 2 0 0圖 1D K 1 9 0 9 + 5 9 7 5 1 0 M大 瑤 山 隧 道 一 工 區(qū) 正 洞 ( 右側(cè) ) 直 流 電 法 超 前 探 測(cè) 圖比例： X 方向 1 ： 3 0 0 ； Y 方向 1 ： 200圖 2D K 1 9 0 9 + 5 9 7 5 1 0 M迎頭A1A3 A210M81M5 9 M5 0 M9M迎頭A1A3 A210M7 8 M66M55M6M5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 10501234 馬務(wù)煤礦一 2 煤首采工作面上順槽（向東） 直流電法超前探測(cè)圖 成 果資料分析說(shuō)明： 1 ) 超 前電測(cè)掘進(jìn)工作面距一2煤 軌道反下山26 0m ，測(cè)量供電電極A1 、A A3 間距為4m ，A1 距迎頭約1m， 接收電極M、 N間 距為4m ； 圖 1為 超前探測(cè)剖面圖，圖2 為超前探測(cè)施工和結(jié)果圖。 1號(hào)異 常2號(hào) 異常 3號(hào)異 常4號(hào) 異常10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1 0001234大 瑤 山 隧 道 一 工 區(qū) 正 洞 （ 里 側(cè) ） 直 流 電 法 超 前 探 測(cè) 圖比例： X 方向 1 ： 3 0 0 ； Y 方向 1 ： 200 D K 1 9 0 8 + 7 7 3 D K 1 9 0 8 + 8 7 5 M圖 例低阻異常測(cè)點(diǎn) 高阻迎頭A1A3 A293M 成果資料分析說(shuō)明： 1 ) 測(cè)量 供電電極AA A 3間距 為4m， A1距 迎頭約1m， 接收電極M、N 間距為2m； 圖1為 超前探測(cè)剖面圖，圖2為超 前探測(cè)施工和結(jié)果圖。 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 9501234大瑤山隧道一工區(qū)平導(dǎo)直流電法超前探測(cè)圖比例： X 方向 1 ： 300 ； Y 方向 1 ： 250圖 例低阻異常測(cè)點(diǎn) 高阻迎頭A190M2M圖 2A3 A270M75M圖 110M 成 果資料分析說(shuō)明： 1) 測(cè)量供電電極A A A3間 距為4m， A1距 迎頭約1m， 接收電極M、N 間距為4 m； 圖1為 超前探測(cè)剖面圖，圖2為超 前探測(cè)施工和結(jié)果圖。 （五）直流電法超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)成果圖 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1 00024寶石山隧道（進(jìn)口）平導(dǎo)掘進(jìn)工作面直流電法超前探測(cè)比例： X 方向 1 ： 300 ； Y 方向 1 ： 300 圖 1迎頭A153M圖 2A3 A25M22M37 M1號(hào)異 常 2號(hào)異 常 3號(hào)異 常