特殊地层地面预注化学浆材料及工艺研究课题鉴定材料.doc.ppt

施工安全问题 聚氨酯类：凝胶时间太快； 丙烯酰胺类：耐水压性能差，不适用深度?200m的井筒 脲醛树脂类：粘度大，腐蚀性强。 不能满足特殊地层地面预注浆的要求。 在化学注浆工艺方面： 国内外化学注浆仅用于壁后注浆或工作面预注浆。 浆液输送距离短，其工艺不能满足地面预注浆的需要； 需开发与地面预注浆工况条件相适应的新工艺。 2.1.1化学材料选型： 研究表明： 脲醛树脂类浆液固结体强度高，材料来源广，价格便宜，比较适合地面预注浆大量使用。 但采用硫酸作为固化剂，对设备腐蚀较大、固化速度太快；且粘度大，所以必须改性。 确定脲醛树脂类浆液为基材进行改性。 经研究确定采用 ： “双液注入，孔口混合，井下凝胶” 的工艺方式。 井下凝胶 通过凝胶时间的控制，实现浆液注入到特殊地层中一定范围后凝胶。 4.2 社会效益 本项目填补了国内外井筒地面预注化学浆的空白，确保了工程安全，提高了注浆质量，促进了我国矿井建设技术进步，具有显著的社会效益。 * * * * * * * * * * * * * * * * 研制的适合地面预注浆的化学浆液性能 * * * * * * * * * * * * 经过材料、工艺及工艺参数的系统研究后，研究成果进行了工业性应用 * * * * * * 2.2.2 混合工艺 本项目研制的浆液和单液水泥浆、粘土水泥浆不同，后者采用单液注入系统。前者分为甲液、乙液，两者注浆前不能混合，混合后容易凝结，所以要解决双液注入，双液泵送控制和双液混合问题。 双液注入 双液泵送选择应满足新的要求（流量相对较小，但调节范围要求大、压力相对较高） YZB-32型双液注浆泵 孔口混合 浆液的混合是实现地面注浆工艺流程的关键，如选择井下混合，混合装置复杂难以操作。因此选择孔口混合，研发孔口混合器，形成双液泵送混合工艺。 研发孔口混合器主要由逆止阀和混合管组成。 保证两种浆液在混合器中混合均匀，在预定的时间凝固；两液的注浆压力不同时，不能窜浆，防止在管路内凝固。 孔口逆止阀 ` ` 脲醛树脂 丙烯酰胺 预溶解 草 酸 过硫酸铵 水 甲液二次搅拌池 乙液二次搅拌池 混合器 预溶解双 丙烯酰胺 甲 液 一 次 搅 拌 池 乙 液 一 次 搅 拌 池 钻 杆 泵 泵 2.2.3 化学注浆工艺流程图 2.3 关键技术三:地面预注化学浆技术参数优化 技术参数 浆液扩散半径 注浆压力 注浆结束标准 注浆量 注浆段高 2.3.1 注浆压力 与受注地层构造条件、地质情况、钻孔深度、注浆材料等有关。 P = K0 P0 + a 其中：K0 - 系数，2～4； a - 常数，1～4 MPa 2.3.2 浆液扩散半径 与一般地层中，地面预注粘土水泥浆的扩散半径相一致：R=6～10m 2.3.3 注浆量 主要依据化学浆液的有效扩散半径、岩层孔隙率等因素根据下式来计算。 式中： a —有效充填系数； 1+β —浆液损失系数，取1.1～2.0； r —浆液扩散半径(m)； Q=a (1＋β) ??2hn 2.3.4 注浆段高 对特殊地层化学注浆，应采取分段下行式注浆。注浆段高宜?10m。 2.3.5 注浆结束标准 达到下列条件之一： 达到设计终压，注浆流量达到60～80L/min，稳定10min以上，可以结束注浆； 达到设计的注浆量。 本项目在赵官煤矿副井进行了工业性应用，该井筒注浆前井筒预计涌水量约1350m3/h，火成岩为主要含水层，微小裂隙和孔隙发育，经过地面预注化学浆后，该特殊地层段没有涌水。解决了工程中的实际问题，效果良好，实现了高质量的干打井。 工程应用 化学浆在井筒围岩裂隙面分布 裂隙充填效果图 从井筒掘进过程中岩样照片，可以看出浆液对裂隙的充填是饱满密实的。 化学浆在火成岩微小裂隙中充填 3. 技术创新点 3.1国内外首次研制成功了用于地面预注浆的以草酸固化剂、以丙烯酰胺复合添加剂改性的脲醛树脂类浆液。 3.2