煤矿注浆材料[知识应用]

1、配套配套教教材煤材煤矿矿安全生产管理人员安全资格复训教材安全生产管理人员安全资格复训教材 主主编编：焦方杰：焦方杰 陶勇陶勇 书号书号：97875646978756462289322893 中国矿业大学出版社出版中国矿业大学出版社出版 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第三篇第三篇 煤矿新技术、新工艺、新材料和新设备煤矿新技术、新工艺、新材料和新设备 2 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 3 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 注浆是把适当的可以凝结的浆液注入裂隙含水岩层 、混凝土或松散土层中，从而降低被注物的渗透性并提 高其强度的方法。 其实质是使浆

2、液在被注载体中渗透、扩散、充塞，经 一定时间后凝固和硬化，从而达到加固载体和抗渗防水 的目的。注浆技术是岩土工程学的一个分支，属于地基 处理的范畴。 4 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 注浆材料一般分为：水泥基注浆材料、化学 注浆材料和水泥与化学复合注浆材料。 5 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 一、一、 水泥基注浆材料水泥基注浆材料 不同的注浆工程对水泥基注浆材料有着不同的使用要求，但一种理想 的水泥基注浆材料，应满足以下技术要求： （1） 稳定性好。注浆材料应在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性 质，浆液固化过

3、程中不出现收缩现象。 （2） 渗透性强。浆液的黏度低、流动性好、可注性强，在外力作用下能够 渗透到地层的细小裂缝中。 （3） 凝结时间可调。浆液的凝结时间在一定范围内可任意调整，并能准确 控制。 （4） 黏结性好。浆液固化后，能够与地层岩体等有一定的黏结强度。 （5） 抗压强度高。结石体具有一定的抗压强度。 （6） 耐侵蚀能力强。抗渗水、抗冲刷、耐老化性能好，能长期耐酸、碱、 盐、微生物等腐蚀，且不受湿度、温度变化的影响。 （7） 材料来源广泛，价格低廉。 （8） 浆液配制方便，操作简单。 6 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 二、二、 化学注浆材料化学注浆

4、材料 化学注浆所使用的化学浆液一般是高分子材料，固 结过程就是各组分材料小分子聚合成大分子的过程。 与类似颗粒性的黏土、水泥注浆材料相区别，化学 浆材是一种真溶液，黏度低、可注性好，能注0.1 mm以 上的缝隙，某些化学浆液凡是水能渗入的地方，它也能 渗入，而黏土浆、水泥浆是粒状材料，其可注性明显地 受到粒子尺寸的限制。 7 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 随着我国化学工业的发展，工程施工用化学浆液从 其类型、品种及应用上都有了新的进展。 近十几年来，为适应生产建设的需要，人们应用高分 子化合物、合成树脂等化学浆液取得了一定成效。 常见的化学注浆材料有水玻

5、璃类注浆材料、丙烯酰胺 类注浆材料、环氧树脂类注浆材料、甲基丙烯酸甲酯类 注浆材料、脲醛树脂类注浆材料、丙烯酸盐类注浆材料 、木质素类注浆材料、丙烯酸环氧树脂注浆材料、木胺 注浆材料、聚酯注浆材料、酚醛注浆材料和聚氨酯类注 浆材料。 8 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 三、三、 化学注浆材料存在的问题化学注浆材料存在的问题 现已开发利用的化学注浆材料品种较多，但是它们的 性能也各不相同，有的材料固化后收缩，脆性大，固化时 间长；有的对环境造成污染，如有毒性或刺激性气味对操 作工人的健康有严重影响；有的易燃；有的成本高等，这 些缺点限制了它们的应用。 9 中

6、中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 在目前已有的化学注浆材料中，注浆材料性能一般 仅部分地符合上述要求。 到现在为止，可以说还没有一种浆液能完全满足上 述各项要求。 因此，应开发新型高性能化学注浆材料，尤其是目 前广泛使用的聚氨酯类注浆材料，以满足不同要求的工 程施工需要。 10 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 四、四、 新型聚氨脂基化学注浆材料新型聚氨脂基化学注浆材料 针对传统聚氨酯化学注浆存在的问题，在目前聚氨 酯浆材基础上，研究人员开发了具有低成本、可注性好 、高阻燃、绿色环保及力学性能佳等特点的新型聚氨酯 注浆材料或

7、有机/无机复合聚氨酯基化学注浆材料，对于 解决目前工程注浆的实际问题具有重要的意义。 11 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 1. 注浆材料的组成及物化性质 （1） 注浆材料的组成 （2） 注浆材料的物化性质 12 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 五、五、 聚氨酯聚氨酯/ /硅酸盐复合注浆材料硅酸盐复合注浆材料 1. 复合浆材的组成 聚氨酯/硅酸盐复合浆材的基本组成包括主剂、扩链剂 、促进剂、乳化剂。 主剂主要是异氰酸酯、聚醚和硅酸盐； 扩链剂是含有两个或两个以上官能团，能与主剂形成聚 合物的单体； 促进剂能引发聚合反应

8、并调节控制凝胶时间； 乳化剂能分散溶液并增加溶液的均一性。 13 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第一节第一节 注浆材料注浆材料 2. 复合浆材的物化性质 性质：浆液呈淡黄色，不含任何挥发性有机成分；具有 黏度低、可注性和渗透性强的明显优点。 A、B组分混合均匀后，浆液会发生聚合反应生成凝 胶，聚合反应过程中存在一个诱导期，诱导期内浆液的 黏度基本保持不变，诱导期结束后，浆液的黏度迅速增 大，瞬间失去流动性并形成凝胶； 生成凝胶的时间长短与浆液量、促进剂和交联剂以 及乳化剂的含量有关，根据不同的浆液配方设计，初凝 时间和终凝时间可分别控制在1590 s和35 min。阻燃 性对煤矿化学注

9、浆尤为重要，依据GB/MT1131995标准 对复合浆材进行阻燃性能测试，测试结果表明复合浆材 不能点燃或离火自熄，具有良好的阻燃性。 14 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 15 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第二节第二节 高水速凝材料高水速凝材料 高水速凝材料：指在水灰比大于或等于1.51的高水灰 比条件下，能够快速凝结，全部固化的一类用于沿空留 巷巷旁充填和围岩注浆工程的胶结材料，也叫高水充填 材料。 用途：高水速凝材料用于沿空留巷巷旁充填，充填体现 场浇筑，充填体从煤层底板到顶板是一密实的整体，具 有增阻速度快、支承能力大、密闭性能好、机械化程度 高等一系列优点，是沿空留巷

10、巷旁支护技术的发展方向 之一。 16 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第二节第二节 高水速凝材料高水速凝材料 我国高水速凝材料研究则开始于20世纪80年代末。 1987年阳泉矿务局研制出一种与英国阿克派克相近 的高水速凝材料，在水灰比1.81条件下，抗压强度4 h 为0.09 MPa，28天为2.40 MPa。 中国矿业大学从1981年开始研究高水速凝材料巷旁 充填技术，在国家“七五”科技攻关项目“灰渣应用于 井下充填的研究”、“八五”科技攻关项目“沿空留巷 机械化构筑护巷带技术”的支持下，开发成功ZKD型高水 速凝材料，水灰比达到2.51，可以在20 min内全部凝 结成固体，最终抗压

11、强度达到5.15 MPa。 17 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第二节第二节 高水速凝材料高水速凝材料 高水速凝材料除应用于沿空留巷巷旁充填工程之外 ，还可以用于巷道支架壁后充填、围岩注浆加固与防治 水、防灭火注浆以及空巷、空洞充填等。 不同类型工程对高水速凝材料强度要求不尽相同， 一般沿空留巷巷旁充填对充填材料强度要求较高，巷道 支架壁后充填、围岩注浆对充填材料强度要求较低，而 防灭火注浆、空洞充填等对充填材料强度要求更低。 通过调节高水速凝材料的水灰比，可以方便地满足 不同充填或注浆工程的需要。 18 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 19 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社

12、 第三节第三节 超高水充填材料超高水充填材料 超高水材料是针对矿井采空区充填而研发的一类材 料，它所形成的固结体的水体积份额不小于95%，具有早 强快硬、初凝时间可在2090 min之间调节等特点。 生成的固结体不收缩，体积应变小，在三向受力状 态下有良好的不可压缩性。特别适合于矿井煤层开采后 采空区潮湿、低温、封闭的环境。 其中，固结体水体积份额为97%的材料最终强度可达 0.66 MPa。用该材料进行矿山开采充填可避免传统垮落 法开采所造成的一系列问题，特别在释放“三下”呆滞 压煤方面具有特别重要的意义，是未来充填开采的发展 方向之一。 20 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第三节第

13、三节 超高水充填材料超高水充填材料 把水体积份额可在95%97%（水灰比约6.51 111）之间或以上调整的水硬性材料称为超高水材料。 该材料含等量A和B两种组分，分别与复合超缓凝剂AA及 复合速凝剂BB形成单一浆体，可数小时乃至数十小时不 凝结, 当两种浆体混合后，可快速凝固。 凝结时间可根据需要在2090 min内调节。 21 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 第三节第三节 超高水充填材料超高水充填材料 超高水材料的定义虽然定位于水体积份额95%， 其水量较低时（91%），最终强度仍然可以达到4 MPa以 上。且超高水材料的持水量可在90%97%的宽泛范围内调 整。利用这一特点，可以适

14、当调节材料的水灰比，制作 成不同强度的凝固体，满足不同工程的需要。这为它的 多样化应用奠定了基础。以下是其主要的利用方面： （1） 采空区充填 （2） 矿区防灭火 （3） 覆岩离层注浆、冒落裂隙带注浆等。 22 中中国矿业国矿业大大学学出版社出版社 复习思考题复习思考题 1. 注浆材料可分为哪几类？ 2. 理想的化学注浆材料应具有哪些性能？ 3. 高水速凝材料可应用于哪些方面？ 4. 超高水材料可应用于哪些方面？ 5. 高水速凝材料和超高水材料有何区别？ 23 Thank you 煤矿主要负责人和安全管理人员安全资格培训 系列教材 序 号 书号书名定价作者出版时间 1 9787564 623395 煤矿主要负责人安全资格培训教材（煤矿主要负责人安全资格培训教材（ 配课件）配课件） 52.00 杨涛杨涛 徐永徐永 2014.05 2 9787564 623388 煤矿主要负责人安全资格复训教材（煤矿主要负责人安全资格复训教材（ 配课件）配课件） 32.00 张士勇荣张士勇荣 静静 2014.05 3 9787564 625511 煤矿主要负责人安全资格考试题库解煤矿主要负责人安全资格考试题库解 析析 32.00 张士勇聂张士勇聂 静静 2014.11 4 9787564 620622 煤矿安全生产管理人员安全资格培训煤矿安全生产管理人员安全资格培训 教材