化学注浆环保型加固材料的研制与应用

田思雨

摘要：传统聚氨酯类加固材料在反应过程中产生大量热量，而且聚氨酯类加固材料阻燃范围和程度有限，为了提高磷矿开采过程的安全程度，可以研发一种反应热量低、阻燃等级高、抗压程度高的加固材料。同时随着环保意识和环保观念的提高，一些环保型加固材料已经研发成功并且在加固市场中广泛应用。这些新型环保型加固材料的出现能够避免由于工作面或者矿顶出现冒顶、脱落的现象，以提高建筑速度，提高建筑物的安全程度。基于此，本文主要简述化学注浆保护型加固材料的特点以及应用过程。

关键词：注浆材料;注浆加固;研制过程;应用

我国矿难安全事故的发生已经严重影响到从业人员的生命安全，而顶板事故则是我国安全事故发生最为频繁的安全灾害之一。为避免发生冒顶、片帮事故，就格外需要加固型化学材料以提高磷矿坚固程度。当前我国磷矿加固材料均为水泥基浆料和高分子化学浆料。其中水泥基浆料包括单液水泥浆与水泥和水玻璃混合双液浆，水泥基浆料主要用于巷道修复，来源比较广泛，成本比较低，但是由于混合浆内部颗粒比较大，难以在建筑物或者矿洞内容易凝结成石体.难以注入墙壁内的细微出导致凝结时间长、强度下降。而高分子化学浆液则主要是聚氨酯、脲醛树脂类浆材，因此该类材料的渗透性比较好，扩散范围大、凝结时间短，主要用于巷道和采煤工作中。但是与水泥基浆料相比，成本造价更高，也会造成环境污染。当前我国尚未对化学注浆环保型加同材料进行研究和研制，为了提高采矿时工作效率，将综采与掘进工作提前和加快，就需要对化学注浆加固材料进行研究，以发挥有机材料特点，增强材料强度和环保特性。

1化学注浆环保型加固材料的特性

化学注浆环保型加同材料是在传统聚氨酯化学注浆加同材料的基础上，对其中的树脂分子进行改造，增强树脂分子的化学反应活性，提高反应效率。此外，在化学材料中加入无机材料以降低化学材料的挥发性以及对于环境的危害。通过将低粘度液体进行高压灌注时，可以发现液体材料能够被挤压和推进到煤层与岩层，液体材料能够延伸到裂缝缝隙之处，并且能够在极短时间内生成高强度、高韧性的多元網状体，从而达到加固的目的。

这种化学注浆环保型加同材料具有：其一，环保性。通过对这种材料进行调查研究后发现，该材料中的挥发性远低于标准材料的要求，而且该化学材料中不含苯、甲苯、二甲苯，其挥发出来的气体对环境污染比较低。其二，固化时间短。与传统固化材料相比，化学环保型加固材料的固化时间在72s左右，远快于传统固话材料的Smin左右。其三，抗压能力强。由于施工进度的要求，采煤工作与掘进工作的施工效率大大提高，并且在材料中添加了活性物质，其反应速度和抗压强度大大提高。其四，此外化学材料的抗压性能、粘结性能、阻燃性能与抗拉强度都大大提高。

2化学注浆环保型加固材料的应用

2.1增加粘接性能

由于化学注浆材料中具有大量活性材料，因此与磷矿破碎面或连接处具有粘结作用。在施工过程中，可以使用泵压或膨胀内压将液体材料挤压入岩石层的缝隙或者岩石层与地质之间的缝隙之中，使得缝隙与破碎岩层能够在极短时间内粘结在一起，提高同化程度和韧度。这种粘结液能够使得破碎的煤岩层连接成整体，有助于保持岩层结构的整体性，对于阻止缝隙脱离、拓展和离层具有重要作用，并且能够避免顶板下沉。

2.2填充密压作用

在4-5MP作用下，将液体挤压填充到岩层与缝隙之间的裂隙之lI1，使之在膨胀压力下将液体挤压到粘结处的所有缝隙之中，从而降低孔隙率，提高岩层的强度，以改变岩层内部的应力分布程度。

2.3提高岩层结构面强度

岩层的结构程度主要取决于结构面的强度和变形程度。如果结构面强度比较低，岩体就容易出现脱离和张开，进而导煤岩体强度降低，巷道出现挤压变形;而如果结构面强度比较高，则能够提高岩体强度和自身承载能力。

2.4在锚杆受力处受力状态的改变

注浆液通过挤压和渗透等方式进入到锚杆空处，使得锚杆与杆壁之间粘结起来，从而将支护形端锚式锚杆转变为全长锚同或者加长型锚杆。此外，锚杆孔内注浆材料凝结体又能够反作用于围岩，从而避免围岩的变形作用，而在锚同剂、注浆材料与围岩接触面之间形成整体，从而充分发挥锚杆的支护作用。

化学注浆环保型材料可以在注浆2小时后对巷道进行爆破后使用，并且随着掘进工作的推进，可以观察到每日注浆加同段具有以下效果：其一，注浆材料流动性快，扩散范围广，最多可以渗透到间距1mm的细微缝隙，同时可以形成3m半径的范围，填充效果比较明显;其二，反应速度比较快，抗压性比较强，在注浆工作2h后即可进行掘进工作，加工速度和效率大大提高。

3结束语

综上所述，化学注浆环保型加固材料的应用打破传统加固材料应用的局限性，重新构建磷矿巷道内部结构的完整性，并且完全控制巷道的下滑，有利于降低磷矿滑落事故的发生。同时在化学注浆加同环保材料中加入微细颗粒材料能够在加固磷矿碎松软煤岩体外，还能够提高磷矿巷道的完整性和强度，提高加固效果。

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