化學(xué)注漿環(huán)保型加固材料的研制與應(yīng)用

田思雨

摘要：傳統(tǒng)聚氨酯類加固材料在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量，而且聚氨酯類加固材料阻燃范圍和程度有限，為了提高磷礦開(kāi)采過(guò)程的安全程度，可以研發(fā)一種反應(yīng)熱量低、阻燃等級(jí)高、抗壓程度高的加固材料。同時(shí)隨著環(huán)保意識(shí)和環(huán)保觀念的提高，一些環(huán)保型加固材料已經(jīng)研發(fā)成功并且在加固市場(chǎng)中廣泛應(yīng)用。這些新型環(huán)保型加固材料的出現(xiàn)能夠避免由于工作面或者礦頂出現(xiàn)冒頂、脫落的現(xiàn)象，以提高建筑速度，提高建筑物的安全程度?；诖?，本文主要簡(jiǎn)述化學(xué)注漿保護(hù)型加固材料的特點(diǎn)以及應(yīng)用過(guò)程。

關(guān)鍵詞：注漿材料;注漿加固;研制過(guò)程;應(yīng)用

我國(guó)礦難安全事故的發(fā)生已經(jīng)嚴(yán)重影響到從業(yè)人員的生命安全，而頂板事故則是我國(guó)安全事故發(fā)生最為頻繁的安全災(zāi)害之一。為避免發(fā)生冒頂、片幫事故，就格外需要加固型化學(xué)材料以提高磷礦堅(jiān)固程度。當(dāng)前我國(guó)磷礦加固材料均為水泥基漿料和高分子化學(xué)漿料。其中水泥基漿料包括單液水泥漿與水泥和水玻璃混合雙液漿，水泥基漿料主要用于巷道修復(fù)，來(lái)源比較廣泛，成本比較低，但是由于混合漿內(nèi)部顆粒比較大，難以在建筑物或者礦洞內(nèi)容易凝結(jié)成石體.難以注入墻壁內(nèi)的細(xì)微出導(dǎo)致凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度下降。而高分子化學(xué)漿液則主要是聚氨酯、脲醛樹(shù)脂類漿材，因此該類材料的滲透性比較好，擴(kuò)散范圍大、凝結(jié)時(shí)間短，主要用于巷道和采煤工作中。但是與水泥基漿料相比，成本造價(jià)更高，也會(huì)造成環(huán)境污染。當(dāng)前我國(guó)尚未對(duì)化學(xué)注漿環(huán)保型加同材料進(jìn)行研究和研制，為了提高采礦時(shí)工作效率，將綜采與掘進(jìn)工作提前和加快，就需要對(duì)化學(xué)注漿加固材料進(jìn)行研究，以發(fā)揮有機(jī)材料特點(diǎn)，增強(qiáng)材料強(qiáng)度和環(huán)保特性。

1化學(xué)注漿環(huán)保型加固材料的特性

化學(xué)注漿環(huán)保型加同材料是在傳統(tǒng)聚氨酯化學(xué)注漿加同材料的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的樹(shù)脂分子進(jìn)行改造，增強(qiáng)樹(shù)脂分子的化學(xué)反應(yīng)活性，提高反應(yīng)效率。此外，在化學(xué)材料中加入無(wú)機(jī)材料以降低化學(xué)材料的揮發(fā)性以及對(duì)于環(huán)境的危害。通過(guò)將低粘度液體進(jìn)行高壓灌注時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)液體材料能夠被擠壓和推進(jìn)到煤層與巖層，液體材料能夠延伸到裂縫縫隙之處，并且能夠在極短時(shí)間內(nèi)生成高強(qiáng)度、高韌性的多元網(wǎng)狀體，從而達(dá)到加固的目的。

這種化學(xué)注漿環(huán)保型加同材料具有：其一，環(huán)保性。通過(guò)對(duì)這種材料進(jìn)行調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，該材料中的揮發(fā)性遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)材料的要求，而且該化學(xué)材料中不含苯、甲苯、二甲苯，其揮發(fā)出來(lái)的氣體對(duì)環(huán)境污染比較低。其二，固化時(shí)間短。與傳統(tǒng)固化材料相比，化學(xué)環(huán)保型加固材料的固化時(shí)間在72s左右，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)固話材料的Smin左右。其三，抗壓能力強(qiáng)。由于施工進(jìn)度的要求，采煤工作與掘進(jìn)工作的施工效率大大提高，并且在材料中添加了活性物質(zhì)，其反應(yīng)速度和抗壓強(qiáng)度大大提高。其四，此外化學(xué)材料的抗壓性能、粘結(jié)性能、阻燃性能與抗拉強(qiáng)度都大大提高。

2化學(xué)注漿環(huán)保型加固材料的應(yīng)用

2.1增加粘接性能

由于化學(xué)注漿材料中具有大量活性材料，因此與磷礦破碎面或連接處具有粘結(jié)作用。在施工過(guò)程中，可以使用泵壓或膨脹內(nèi)壓將液體材料擠壓入巖石層的縫隙或者巖石層與地質(zhì)之間的縫隙之中，使得縫隙與破碎巖層能夠在極短時(shí)間內(nèi)粘結(jié)在一起，提高同化程度和韌度。這種粘結(jié)液能夠使得破碎的煤巖層連接成整體，有助于保持巖層結(jié)構(gòu)的整體性，對(duì)于阻止縫隙脫離、拓展和離層具有重要作用，并且能夠避免頂板下沉。

2.2填充密壓作用

在4-5MP作用下，將液體擠壓填充到巖層與縫隙之間的裂隙之lI1，使之在膨脹壓力下將液體擠壓到粘結(jié)處的所有縫隙之中，從而降低孔隙率，提高巖層的強(qiáng)度，以改變巖層內(nèi)部的應(yīng)力分布程度。

2.3提高巖層結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度

巖層的結(jié)構(gòu)程度主要取決于結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度和變形程度。如果結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度比較低，巖體就容易出現(xiàn)脫離和張開(kāi)，進(jìn)而導(dǎo)煤巖體強(qiáng)度降低，巷道出現(xiàn)擠壓變形;而如果結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度比較高，則能夠提高巖體強(qiáng)度和自身承載能力。

2.4在錨桿受力處受力狀態(tài)的改變

注漿液通過(guò)擠壓和滲透等方式進(jìn)入到錨桿空處，使得錨桿與桿壁之間粘結(jié)起來(lái)，從而將支護(hù)形端錨式錨桿轉(zhuǎn)變?yōu)槿L(zhǎng)錨同或者加長(zhǎng)型錨桿。此外，錨桿孔內(nèi)注漿材料凝結(jié)體又能夠反作用于圍巖，從而避免圍巖的變形作用，而在錨同劑、注漿材料與圍巖接觸面之間形成整體，從而充分發(fā)揮錨桿的支護(hù)作用。

化學(xué)注漿環(huán)保型材料可以在注漿2小時(shí)后對(duì)巷道進(jìn)行爆破后使用，并且隨著掘進(jìn)工作的推進(jìn)，可以觀察到每日注漿加同段具有以下效果：其一，注漿材料流動(dòng)性快，擴(kuò)散范圍廣，最多可以滲透到間距1mm的細(xì)微縫隙，同時(shí)可以形成3m半徑的范圍，填充效果比較明顯;其二，反應(yīng)速度比較快，抗壓性比較強(qiáng)，在注漿工作2h后即可進(jìn)行掘進(jìn)工作，加工速度和效率大大提高。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，化學(xué)注漿環(huán)保型加固材料的應(yīng)用打破傳統(tǒng)加固材料應(yīng)用的局限性，重新構(gòu)建磷礦巷道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性，并且完全控制巷道的下滑，有利于降低磷礦滑落事故的發(fā)生。同時(shí)在化學(xué)注漿加同環(huán)保材料中加入微細(xì)顆粒材料能夠在加固磷礦碎松軟煤巖體外，還能夠提高磷礦巷道的完整性和強(qiáng)度，提高加固效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張寶清.注漿加固技術(shù)在沿空運(yùn)輸巷中的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2018（1）：62-63.

[2]潘志強(qiáng)，吉禹霏.橋梁地基滲透注漿加固研究[J].城市道橋與防洪，2018（2）：75-76.

[3]趙海龍.頂板注漿加固巷道圍巖穩(wěn)定性方案探討[J].能源與節(jié)能，2018（5）：89-90.

[4]李利，鄭永強(qiáng)，陳松，等.道路化學(xué)注漿材料試驗(yàn)研究與工程應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2017，36（3）：110-112.