1、配套配套教教材煤材煤礦礦安全生產管理人員安全資格復訓教材安全生產管理人員安全資格復訓教材主主編編：焦方杰：焦方杰 陶勇陶勇 書號書號：97875646978756462289322893中國礦業大學出版社出版中國礦業大學出版社出版中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第三篇第三篇 煤礦新技術、新工藝、新材料和新設備煤礦新技術、新工藝、新材料和新設備中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料 注漿是把適當的可以凝結的漿液注入裂隙含水巖層、混凝土或松散土層中，從而降低被注物的滲透性并提高其強度的方法。 其實質是使漿液在被注載體中滲透、擴散、

2、充塞，經一定時間后凝固和硬化，從而達到加固載體和抗滲防水的目的。注漿技術是巖土工程學的一個分支，屬于地基處理的范疇。 中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料 注漿材料一般分為：水泥基注漿材料、化學注漿材料和水泥與化學復合注漿材料。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料一、一、 水泥基注漿材料水泥基注漿材料 不同的注漿工程對水泥基注漿材料有著不同的使用要求，但一種理想的水泥基注漿材料，應滿足以下技術要求：（1） 穩定性好。注漿材料應在常溫、常壓下較長時間存放不改變其基本性質，漿液固化過程中不出現收縮現象。（2） 滲透性強。漿液的黏度低、流動

3、性好、可注性強，在外力作用下能夠滲透到地層的細小裂縫中。（3） 凝結時間可調。漿液的凝結時間在一定范圍內可任意調整，并能準確控制。（4） 黏結性好。漿液固化后，能夠與地層巖體等有一定的黏結強度。（5） 抗壓強度高。結石體具有一定的抗壓強度。（6） 耐侵蝕能力強。抗滲水、抗沖刷、耐老化性能好，能長期耐酸、堿、鹽、微生物等腐蝕，且不受濕度、溫度變化的影響。（7） 材料來源廣泛，價格低廉。（8） 漿液配制方便，操作簡單。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料二、二、 化學注漿材料化學注漿材料 化學注漿所使用的化學漿液一般是高分子材料，固結過程就是各組分材料小分子聚合成大分

4、子的過程。 與類似顆粒性的黏土、水泥注漿材料相區別，化學漿材是一種真溶液，黏度低、可注性好，能注0.1 mm以上的縫隙，某些化學漿液凡是水能滲入的地方，它也能滲入，而黏土漿、水泥漿是粒狀材料，其可注性明顯地受到粒子尺寸的限制。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料 隨著我國化學工業的發展，工程施工用化學漿液從其類型、品種及應用上都有了新的進展。 近十幾年來，為適應生產建設的需要，人們應用高分子化合物、合成樹脂等化學漿液取得了一定成效。 常見的化學注漿材料有水玻璃類注漿材料、丙烯酰胺類注漿材料、環氧樹脂類注漿材料、甲基丙烯酸甲酯類注漿材料、脲醛樹脂類注漿材料、丙烯酸鹽

5、類注漿材料、木質素類注漿材料、丙烯酸環氧樹脂注漿材料、木胺注漿材料、聚酯注漿材料、酚醛注漿材料和聚氨酯類注漿材料。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料三、三、 化學注漿材料存在的問題化學注漿材料存在的問題 現已開發利用的化學注漿材料品種較多，但是它們的性能也各不相同，有的材料固化后收縮，脆性大，固化時間長；有的對環境造成污染，如有毒性或刺激性氣味對操作工人的健康有嚴重影響；有的易燃；有的成本高等，這些缺點限制了它們的應用。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料 在目前已有的化學注漿材料中，注漿材料性能一般僅部分地符合上述要求。 到現在為

6、止，可以說還沒有一種漿液能完全滿足上述各項要求。 因此，應開發新型高性能化學注漿材料，尤其是目前廣泛使用的聚氨酯類注漿材料，以滿足不同要求的工程施工需要。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料四、四、 新型聚氨脂基化學注漿材料新型聚氨脂基化學注漿材料 針對傳統聚氨酯化學注漿存在的問題，在目前聚氨酯漿材基礎上，研究人員開發了具有低成本、可注性好、高阻燃、綠色環保及力學性能佳等特點的新型聚氨酯注漿材料或有機/無機復合聚氨酯基化學注漿材料，對于解決目前工程注漿的實際問題具有重要的意義。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料1. 注漿材料的組成及

7、物化性質（1） 注漿材料的組成（2） 注漿材料的物化性質中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料五、五、 聚氨酯聚氨酯/ /硅酸鹽復合注漿材料硅酸鹽復合注漿材料 1. 復合漿材的組成 聚氨酯/硅酸鹽復合漿材的基本組成包括主劑、擴鏈劑、促進劑、乳化劑。 主劑主要是異氰酸酯、聚醚和硅酸鹽； 擴鏈劑是含有兩個或兩個以上官能團，能與主劑形成聚合物的單體； 促進劑能引發聚合反應并調節控制凝膠時間； 乳化劑能分散溶液并增加溶液的均一性。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第一節第一節 注漿材料注漿材料2. 復合漿材的物化性質 性質：漿液呈淡黃色，不含任何揮發性有機成分；具有黏度低

8、、可注性和滲透性強的明顯優點。 A、B組分混合均勻后，漿液會發生聚合反應生成凝膠，聚合反應過程中存在一個誘導期，誘導期內漿液的黏度基本保持不變，誘導期結束后，漿液的黏度迅速增大，瞬間失去流動性并形成凝膠； 生成凝膠的時間長短與漿液量、促進劑和交聯劑以及乳化劑的含量有關，根據不同的漿液配方設計，初凝時間和終凝時間可分別控制在1590 s和35 min。阻燃性對煤礦化學注漿尤為重要，依據GB/MT1131995標準對復合漿材進行阻燃性能測試，測試結果表明復合漿材不能點燃或離火自熄，具有良好的阻燃性。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社 第二節第二節 高水速凝材料

9、高水速凝材料 高水速凝材料：指在水灰比大于或等于1.51的高水灰比條件下，能夠快速凝結，全部固化的一類用于沿空留巷巷旁充填和圍巖注漿工程的膠結材料，也叫高水充填材料。 用途：高水速凝材料用于沿空留巷巷旁充填，充填體現場澆筑，充填體從煤層底板到頂板是一密實的整體，具有增阻速度快、支承能力大、密閉性能好、機械化程度高等一系列優點，是沿空留巷巷旁支護技術的發展方向之一。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社 第二節第二節 高水速凝材料高水速凝材料 我國高水速凝材料研究則開始于20世紀80年代末。 1987年陽泉礦務局研制出一種與英國阿克派克相近的高水速凝材料，在水灰比1.81條件下，抗壓強度4 h為0

10、.09 MPa，28天為2.40 MPa。 中國礦業大學從1981年開始研究高水速凝材料巷旁充填技術，在國家“七五”科技攻關項目“灰渣應用于井下充填的研究”、“八五”科技攻關項目“沿空留巷機械化構筑護巷帶技術”的支持下，開發成功ZKD型高水速凝材料，水灰比達到2.51，可以在20 min內全部凝結成固體，最終抗壓強度達到5.15 MPa。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社 第二節第二節 高水速凝材料高水速凝材料 高水速凝材料除應用于沿空留巷巷旁充填工程之外，還可以用于巷道支架壁后充填、圍巖注漿加固與防治水、防滅火注漿以及空巷、空洞充填等。 不同類型工程對高水速凝材料強度要求不盡相同，一般沿空

11、留巷巷旁充填對充填材料強度要求較高，巷道支架壁后充填、圍巖注漿對充填材料強度要求較低，而防滅火注漿、空洞充填等對充填材料強度要求更低。 通過調節高水速凝材料的水灰比，可以方便地滿足不同充填或注漿工程的需要。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第三節第三節 超高水充填材料超高水充填材料 超高水材料是針對礦井采空區充填而研發的一類材料，它所形成的固結體的水體積份額不小于95%，具有早強快硬、初凝時間可在2090 min之間調節等特點。 生成的固結體不收縮，體積應變小，在三向受力狀態下有良好的不可壓縮性。特別適合于礦井煤層開采后采空區潮濕、低溫、封閉的環境。 其中

12、，固結體水體積份額為97%的材料最終強度可達0.66 MPa。用該材料進行礦山開采充填可避免傳統垮落法開采所造成的一系列問題，特別在釋放“三下”呆滯壓煤方面具有特別重要的意義，是未來充填開采的發展方向之一。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社第三節第三節 超高水充填材料超高水充填材料 把水體積份額可在95%97%（水灰比約6.51111）之間或以上調整的水硬性材料稱為超高水材料。該材料含等量A和B兩種組分，分別與復合超緩凝劑AA及復合速凝劑BB形成單一漿體，可數小時乃至數十小時不凝結, 當兩種漿體混合后，可快速凝固。 凝結時間可根據需要在2090 min內調節。中中國礦業國礦業大大學學出版社出

13、版社第三節第三節 超高水充填材料超高水充填材料 超高水材料的定義雖然定位于水體積份額95%，其水量較低時（91%），最終強度仍然可以達到4 MPa以上。且超高水材料的持水量可在90%97%的寬泛范圍內調整。利用這一特點，可以適當調節材料的水灰比，制作成不同強度的凝固體，滿足不同工程的需要。這為它的多樣化應用奠定了基礎。以下是其主要的利用方面： （1） 采空區充填 （2） 礦區防滅火 （3） 覆巖離層注漿、冒落裂隙帶注漿等。中中國礦業國礦業大大學學出版社出版社復習思考題復習思考題1. 注漿材料可分為哪幾類？2. 理想的化學注漿材料應具有哪些性能？3. 高水速凝材料可應用于哪些方面？4. 超高水材料可應用于哪些方面？5. 高水速凝材料和超高水材料有何區別？Thank you煤礦主要負責人和安全管理人員安全資格培訓系列教材序號書號書名定價作者出版時間19787564623395煤礦主要負責人安全資格培訓教材（配課件）52.00 楊濤徐永2014.0529787564623388煤礦主要負責人安全資格復訓教材（配課件）32.00張士勇榮靜2014.05397875646255