高分子堵水剂的研制与应用

高分子堵水剂的研制与应用

安全生产、矿业安全和国家所有权安全一直是国家安全生产和保护的重要组成部分。每年煤矿安全事故经常发生,煤矿事故的死亡率高。煤矿中的安全隐患有诸多方面,如:瓦斯、透水、塌方等。为了加强煤矿安全生产,曲阜瑞驰矿业工程有限公司和大学院校合作开发了一种新产品“高分子堵水剂”,可以有效地应用在矿井防治水、堵漏风、堵瓦斯、充填加固等方面,为煤矿安全生产又提供了一种新的操作简便的产品和手段。能够有力地保障煤矿生产中的安全。1接枝型高分子堵水剂高分子堵水剂是一种水反应型单一液体注浆材料,是高科技化学合成的注浆堵漏材料。该材料遇水后即与水发生化学反应,形成弹性胶状固结胶体,一般反应量只占水量的5%～10%。其具体特点如下:(1)高分子堵水剂遇水后自行分散、乳化、发泡,立即进行化学反应,形成不透水的弹性胶状固结体,形成良好的止水能力。(2)反应后形成的弹性胶状固结体有良好的延伸性、弹性及抗渗性、耐低温性、阻燃性,并在水中永久保持原形。(3)与水混合后黏度小,可灌注性好,固结体在水中浸泡对人体无害、无毒、无污染、无化学变化。(4)高分子堵水剂遇水反应形成弹性固结胶体的同时,释放CO2气体,借助气体压力,浆液可进一步压进地层的空隙,使多孔破碎性结构地层能完全充填密实。具有多次渗透的特点。(5)高分子堵水剂的膨胀性好,容水量大,具有良好的亲水性和可灌注性,同时浆液的黏度、固化速度、时间可以根据用户需要进行调节。(6)由于灌注的高分子堵水剂是单一材料,因此现场操作工艺简单,使用方便。2主要技术性能指标高分子堵水剂主要性能指标见表1。3为保护型低滴注剂的应用需要工艺过程(1)设备、材料和员工(2)有一个水属性(3)无水设施(4)在注射高度防止剂的情况下，暴露的砂浆管道可以切下，压注符合合金鹿油的装置可以用专用清洁剂清洗，专用清洁剂可以回收率使用2.3次4应用地点(1)压注高分子堵水剂的施工该矿4300综放工作面顶部40～60m有含水层和流沙层,同时该面和一地方矿采空区相邻,地方矿1条废弃巷道和4300综放面下顺槽相连通,为4300综放面埋下了严重的水灾隐患。兴隆庄矿用0.5m厚的闭墙将地方矿老巷和4300综放面上顺槽隔绝,但0.5m厚的闭墙不能排除水灾隐患。经认真分析论证,兴隆庄矿决定向闭墙内压注高分子堵水剂,该材料属于单一液体,压注工艺简单,且劳动强度低。首先在闭墙外施工了3个Φ50mm钻孔,并下套管。利用曲杆泵压注高分子堵水剂,通过管路连接到闭墙外的3个钻孔套管上,向闭内大量压注高分子堵水剂材料,迅速解决了此隐患。其压注工艺见图3。(2)设置观测钻孔14采区东边界联络巷下车场共有7个出水点,长度10m,出水面积约30m2,出水量6m3/h,在每个出水点附近布置2个钻孔,孔深3m,孔角度60°～70°,共计14个钻孔。堵水后只有1个地点渗水,效果很好。另有1个25m3/h左右的采空区出水点,直接向此Φ16mm粗的出水点注入高分子堵水剂,2min完全堵住。(3)高分子堵水剂堵水效果北大巷炸药库门口从建矿以来一直有水,巷道断面面积:17.45m2,淋水长度15m。堵水前出水量约为3～5m3/h,采用先注水冲裂隙,再注高分子堵水剂的方法,堵水后无渗水,堵水效果明显。现场环境得到改善,综合形象得到较大的提高。(4)帮巷道注浆管用高分子堵水剂对-160m采空区侧帮巷道CO等有害气体泄漏区进行密封充填。-160m采空区侧帮巷道由于巷道长期漏风,采空区供氧充分,CO气体上升逐步加快,明显有自燃隐患。在巷帮打孔深1.5～2.0m,插入注浆管,同时在注浆管上接上1个三通阀门,一端接水管另一端接注浆泵管路,用阀门控制高分子堵水剂流量,然后实施密封充填。有害气体很快控制在规程以内,消除了事故隐患。(5)过地面钻孔双液注浆该矿8500出水来自灰岩和断层水,水量100～500m3/h左右,井下治理难度较大。通过矿方对高分子堵水剂材料原理和反应速度进行分析,认为在地面钻孔通过320m的段距,操作上存在一定的难度,只要考虑周全,把设备维护好,使注浆泵达到配比要求并能达到注浆中泵量的稳定,注浆过程中不出现停止、注浆前后内管堵水剂冲洗干净,就能满足注浆需要。经对现有设备和水量的分析,在具备以上条件的情况下,通过地面钻孔双液注浆的方法治理,详见图4。设备采用TBW-850注浆泵能满足要求,采用双液注浆方式进行。内管灌注堵水剂,外管灌注水或者一定浓度的泥浆(粘土泥浆或者粉煤灰浆液),依靠内外管两注浆泵的泵量比来调节反应的比例即调节堵水剂和水(泥浆)的混合比例,达到注浆阻水的良好效果。在使用现有注浆泵的基础上,堵水剂泵量为40L/min,泥浆泵量达到267L/min。这样使2种浆液混合比达到了15%。双液混合效果合理。在注浆过程中,为了防止其他钻孔被凝固后的胶状体堵塞,附近其它钻孔采用注水的方法进行。这种工艺方法实施的基础是调节反应时间,争取混合浆液进入采空区后形成固体(而不是在钻孔内形成固体)而且达到这种固体形成的连续性。随着连续注浆,固体体积越来越大,从而达到阻水目的。单液或双液矿用注浆泵(气动或电动)1台,注浆高压胶管及注浆无缝钢管(花管)若干;注浆施工人员2～3人。需要堵水、加固、充填区域:按孔距500～2000mm及孔深1500～3000mm布孔、打钻;注浆管与巷道壁的固结采用麻绳或海带及其它方式。采用矿用注浆泵直