新型液压注浆泵在底板改造中的应用

汪佩 刘超

摘要：注浆泵是底板改造注浆施工中的关键设备，注浆泵的性能、质量对注浆工程的安全、质量、效率起着决定性作用。基于ZBSB-32～120/10.5～3注浆泵在使用过程中具有很大的局限性，根据矿井实际情况分析了煤层底板含水层注浆改造的必要性和可行性，经城郊煤矿专业人员广泛的市场调查分析采用ZBY-3/16-22煤矿新型液压双液注浆泵，目的提高注浆施工安全系数和施工效率，促进工作面防治水工作开展。

关键词：注浆施工;液压注浆泵;底板改造

1.井田地质和水文地质概况

城郊井田地层与区域地层一致，自下而上分别发育中奥陶统（O2），中上石炭统（C2+C1），二叠系（P）和新生界（K2）地层。矿井构造以褶曲为主，背斜、向斜相间分布，大断层多分布于井田边界及采区边界，小断层较发育。矿井主采煤层为二叠系山西组二2煤层。矿井水文地质条件属中等类型，经过多年的开采和疏放，矿井涌水量大致呈逐年下降趋势。城郊煤矿为瓦斯矿井，二2煤层属不易自燃煤层（Ⅲ类），煤尘无爆炸危险性。井田地温随深度的增加而增加。城郊井田是一个与外部水联系较微弱，补给不足的较完整的独立水文地质单元。二2煤层直接充水含水层为煤层顶底板砂岩裂隙水，间接充水含水层为太原组上段灰岩岩溶裂隙水，主要突水水源为煤层底板灰岩水和老空水。

2.工作面底板注浆改造的必要性

城郊煤矿在开采过程中，主要受煤层底板L11和L8灰岩的影响，底板突水的可能性较大，二2煤层底板石炭系太原组薄层灰岩岩溶裂隙水随着矿井开采深度、开采强度和开采范围的不断扩展，水压逐渐升高，底板突水的威胁日趋严重，制约着矿井正常安全生产。所以矿区必须采取安全有效的措施解决水患威胁，提高可采储量，为矿区的长远发展做好规划。因此煤层底板含水层加固是矿井防治水的必由之路。

煤层底板含水层注浆改造技术就是沿工作面顺槽大面积布置注浆钻孔，通过注浆钻孔注浆来充填底板灰岩含水层的岩溶裂隙和导水裂隙，从而大大减弱含水层的富水性并切断水源补给通道，使受注含水层被改造为隔水层或弱含水层，同时增强了煤层底板隔水层的强度，降低了工作面底板出水的可能性，有利于工作面的安全回采。

3.底板注浆泵的选择分析

3.1 ZBSB-32～120/10.5～3型注浆泵

以往城郊煤矿底板改造钻场及井下钻探施工主要采用ZBSB-32～120/10.5～3型注浆泵，通过近些年在城郊煤矿井下使用的效果综合看，该型注浆泵局限性较大，主要在于泵压不易操控，整机故障率普遍较高，维护工作量大，安全系数相对较低，且机身笨重，搬运不便。另外，在进入2903工作面施工后，由于二水平底板为高承压的灰岩水（水压达4.5MPa以上），钻孔的浅部试压和深部封孔的质量要求也较一水平相应提高，这就要求注浆泵要具有可控的泵压，运行稳定可靠，安全系数高。而2903工作面巷道坡度大，随着钻场的变化，注浆泵要频繁的搬运，由于ZBSB-32～120/10.5～3注浆泵整机体积大、笨重，给搬运造成了很大的困难，工人劳动强度显著增大。基于以上多方面的原因，迫切需要引进一种新型的注浆泵来扭转这种不利局面。

3.2 ZBY-3/16-22 型注浆泵技术指标及工作原理

城郊煤矿防治水专业和探防队有关人员经过广泛的市场调查和专业分析，经矿研究决定于2013年5月正式引进ZBY-3/16-22煤矿用液压双液注浆泵，并在2903工作面底板改造中进行试用。

ZBY-3/16-22煤矿用液压双液注浆泵主要技术参数：

————————————————————————————————

流量（m3/h）：3                             工作压力（MPa）：0.5～16

电机功率（kW）：22                         额定往复次数（次/min）：22

容积效率（%）：85                          总效率（%）：72

外形尺寸（mm）：1600×750×800             重量（kg）：<460

————————————————————————————————

ZBY-3/16-22煤矿用液压双液注浆泵主要适用于含瓦斯矿井、建井以及井下注浆防治水工程，也用于隧道开凿于维护，修建水坝、桥梁的基础处理和各类地下工程。其原理是利用压力使易凝固的物质或混合料向岩层或土壤的裂隙和空腔中進行准确地注射，以达到减少渗水、固结岩层的目的。该注浆泵为全液压，单、双液两用，压力可调式注浆泵。油缸和浆缸内的活塞、活塞圈、活塞杆及密封圈等均为分体制造，以便于清洗和更换。其工作介质为水、水泥浆、水玻璃等。

3.3效益分析

通过在2903工作面和21105对拉工作面累计近一年的试用，总体效果非常好，即安全且轻便，性能稳定可靠，相较于ZBSB-32～120/10.5～3注浆泵，ZBY-3/16-22煤矿用液压双液注浆泵具有以下特点：

可调式泵压（0.5～16MPa）能适应不同压力需求;②采用液压动力系统较原有的电控系统安全系数更高;③由于其油缸和浆缸内的活塞、活塞圈、活塞杆及密封圈等均为分体制造，便于清洗和更换，操作维护简单;④性能稳定故障率低;⑤成本低，单台仅7万元左右，成本下降一半以上;⑥体积小（1600×750×800mm）、重量轻（<460kg）、轮式、移动搬运方便等特点，能适应移动频繁的多点注浆和二水平高承压水条件下的注浆要求。

4.结束语

通过引进ZBY-3/16-22煤矿用液压双液注浆泵，提高了注浆施工安全系数和施工效率，满足了二水平高承压水条件下的注浆要求，能充分适应移动频繁的多点注浆，有效降低了设备成本和职工劳动强度，促进了工作面防治水工作开展，对实现矿井安全生产具有重大推广意义。

参考文献：

[1]赵广金，任名扬.注浆工艺在平煤六矿暗轨猴车联络巷的应用[J].价值工程，2013（03）.

[2]韩立.底板注浆改造技术在刘店煤矿的应用[J].中国科技博览，2013（27）624.

[3]张农.巷道滞后注浆围岩控制理论与实践[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004，10.