全自动化注浆系统在赵固二矿的应用

2021-02-26徐志远孟宪伟

煤炭与化工 2021年1期

王锴，王旭，徐志远，孟宪伟

（中国煤炭地质总局第三水文地质队，河北邯郸 56001）

1 概况

赵固二矿-910 m 水仓及五盘区大巷位于赵固二矿井田西部，属第四系、新近系覆盖区。东部以-800 m 水平为界，西部以-910 m 水平为界，南部以F18 断层为界，北部以开拓大巷为界。五盘区长3 220 ～4 105 m，宽 2 313 m，面积约为 4 193 634.49 m2，东邻四盘区，西邻六盘区，北邻F17-1断层，南邻F18 断层。主采二1煤层，煤层顶板标高-720—-900 m。

赵固二矿-910 m 水仓及五盘区大巷部分区域整体呈单斜构造，受F17-1边界断层影响，二1 煤层底板较为破碎。二1煤层下部L8灰岩含水层水压高，突水系数超过临界值，采掘活动受L8灰岩含水层水害威胁严重，水害治理工程量大、工期紧张。为减少井下防治水工程量、缩短水害治理工期，确保巷道高效、快速掘进，保障矿井正常生产接替及施工安全，需实施-910 m 水仓及五盘区大巷地面水害区域治理工程。

通过采用地面定向千米钻机施工钻孔，利用地面注浆站通过千米钻孔向井下二1煤层底板L8灰岩含水层进行注浆加固，将L8灰岩含水层变为隔水层或弱含水层。

工程钻遇冲洗液漏失（漏失量大于10 m3/h）或每钻进200 m 开始注浆，并根据压水试验结果确定浆液的配比及类型。注浆材料以配比为3∶1 的粘土水泥浆为主（粘土含砂率≤3%），特殊地段如断层破碎带可注入纯水泥浆，一般浆液比重1.1～1.5。

2 自动化注浆站及注浆流程

2.1 注浆设备及自动化注浆站

本次地面水害区域治理工程采用自动化控制、精确配比、自动称重控制系统，采用粘土制浆机进行粘土浆制备，可以制取粘土水泥浆、水泥粉煤灰等多种混和浆液和单液水泥浆，制浆能力1 200 m3/d（50 m3/h），达到矿方设计要求。注浆站机械设备及注浆站平面布置分别见表1 和图1。

表1 注浆机械设备Table 1 Grouting machinery and equipment

图1 注浆站平面布置Fig.1 Layout of grouting station

2.2 注浆流程

（1）粘土水泥浆。将粘土采集到料场，通过粘土输送机将粘土送入粘土制浆机中，同时加入水搅拌，配制成相对密度的粘土浆并经震动除砂器固控进入粘土粗浆池，由粘土粗浆池再次经震动除砂器固控进入粘土精浆池。注浆时，将粘土精浆池中的粘土浆用供浆泵定量泵入高速涡流制浆机中，同时加入水（必要时）及水泥搅拌成粘土水泥浆，放到混浆池中继续搅拌。用注浆泵从混浆池中抽吸粘土水泥浆，压注至注浆地层中。

（2）纯水泥浆。通过粘土制浆机将清水送入粘土粗浆池和粘土精浆池，粘土精浆池中的水用供浆泵定量泵入高速涡流制浆机中与水泥搅拌成水泥浆，放到混浆池中继续搅拌。用注浆泵从混浆池中抽吸纯水泥浆，压注至注浆地层中。

3 自动化注浆系统特点

3.1 生产运行自动化

整个系统配料，制浆，搅拌，输送，注浆均由计算机自动控制完成，无需人工干预，整个注浆站仅需1～2 人，即可实现24 h 连续注浆作业。最大注浆能力50 m3/h，日注浆量1 200 m3。如图2 所示。

图2 自动化注浆站系统Fig.2 Automatic grouting station system

3.2 实时监测数据精细化

计算机中控台可适时查看和记录各设备运行参数，如电机运行电压电流、电机温度、设备运行小时数、保养提示等。计算机中控台可实时显示制浆配比、制浆密度、注浆压力、注浆流量、现场水池液面、浆池液面、水泥仓内剩余料位、累计制浆量、累计消耗量等各种参数，并能形成日报、月报、年报及各类统计报表及曲线。

3.3 远程控制及无人值守

互联网内的任何一台计算机，在赋予权限的情况下，均可远程控制施工现场各种设备的启动与停止，具备无人值守功能，方便后方调度室同时控制多个注浆站同时施工，如图3 所示。

图3 远程操控系统Fig.3 Remote control system

3.4 远程物联功能强大

计算机综合控制系统可实现与调度室的无缝链接，利用网络通信技术、数据采集技术及专用软件实现了整个注浆生产系统的设备管理、用户管理、设备监控数据显示及报警等功能。制浆站所有参数通过Internet 与办公室及控制中心实现互联互通，其他计算机或手机通过专用软件输入用户名和密码后，可远程通过计算机综合控制系统，控制设备启停，浏览当前制浆和注浆数据，查看当前站内施工画面，如图4 所示。