礦用高固水材料施工方案一、材料特性與技術(shù)參數(shù)（一）材料組成及適用范圍礦用高固水材料為雙組分無機膠凝材料，由甲、乙兩種粉料按1:1重量比混合使用，主要成分為鋁酸鹽水泥、石膏及復(fù)合外加劑，適用于煤礦井下巷旁充填支護、采空區(qū)堵漏滅火、井壁加固等工程場景。材料符合煤炭行業(yè)標準要求，固化后形成含水率80%-90%的充填體，水固比范圍2-3:1，1立方米空間材料用量300-400kg，金屬礦山尾砂固化場景中用量可低至85-150g/m3。（二）核心性能指標凝結(jié)特性：甲乙漿液混合后初凝時間5-30分鐘，可通過緩凝劑調(diào)整至120分鐘；單組分漿液可泵時間超過24小時，無沉淀分層現(xiàn)象。力學(xué)性能：固化體1天抗壓強度≥2.0MPa，3天≥3.0MPa，28天≥4.0MPa，具有“恒阻”特性，能適應(yīng)圍巖蠕變變形。施工適應(yīng)性：漿液密度1.35-1.55g/cm3，漏斗黏度25-40s，可泵性優(yōu)異；固化后滲透系數(shù)≤1×10??cm/s，耐酸堿腐蝕（pH=2-13環(huán)境下50年強度損失＜10%）。環(huán)保與安全：無毒無害，阻燃性能達不燃級別，游離甲醛含量＜0.1mg/m3，符合煤礦井下環(huán)保要求。二、施工總體部署（一）施工準備技術(shù)準備編制專項施工方案，明確充填范圍、厚度、強度等設(shè)計參數(shù)，繪制孔位布置圖（孔距2.5-3.0m，排距2.0m，梅花形布設(shè)）。進行現(xiàn)場勘察，核實施工區(qū)域圍巖條件（裂隙發(fā)育密度、溶洞分布等），測定環(huán)境溫度（5-35℃）、風(fēng)速（≥0.25m/s）等參數(shù)，低于5℃時需采取預(yù)熱措施（嚴禁明火直接加熱）。設(shè)備與材料準備設(shè)備清單：雙液注漿泵（工作壓力10MPa，排量0-100L/min）、甲/乙組分攪拌機（容量2m3，攪拌功率5.5kW）、注漿管路（高壓膠管耐壓≥15MPa）、混合器（靜態(tài)螺旋式）、鉆孔設(shè)備（ZLJ-350坑道鉆機，鉆孔直徑91mm）。材料儲備：甲、乙粉料采用防潮袋包裝（每袋50kg），存儲于干燥通風(fēng)倉庫，離地高度≥30cm，碼放不超過10層，保質(zhì)期6個月；受潮或超期材料需重新檢測配比。人員配置施工班組設(shè)班長1人、技術(shù)員1人、操作工4人（含2名注漿工）、安全員1人，均需經(jīng)培訓(xùn)合格上崗，熟悉材料MSDS及應(yīng)急處理流程。三、施工工藝與操作流程（一）制漿工藝配比設(shè)計：按水固比2.5:1（重量比）制備單組分漿液，即每50kg粉料加水125kg；如需調(diào)整強度，可通過增減水灰比（范圍2-3:1）實現(xiàn)。攪拌流程：甲、乙組分分別在專用攪拌機中制備：先加入定量水，啟動攪拌（轉(zhuǎn)速300r/min），緩慢加入粉料，持續(xù)攪拌5分鐘至無結(jié)塊；漿液經(jīng)1.2mm濾網(wǎng)過濾后泵入儲漿桶，保持低速攪拌（30r/min）防止沉淀，儲漿時間不超過4小時。（二）鉆孔施工開孔與護壁：采用110mm鉆頭鉆進至基巖面，下入108mm護壁套管（長度≥2m），管口安裝止?jié){環(huán)（膨脹壓力≥2MPa）。終孔參數(shù)：基巖段換用91mm鉆頭，控制鉆進速度（軟巖1.5-2m/min，硬巖0.5-1m/min），每5m測斜一次，孔斜偏差≤1°/100m；終孔深度超設(shè)計充填體邊界1.5m。清孔作業(yè)：鉆孔完成后，用3MPa高壓水沖洗20分鐘，直至回水含砂率＜1%，并測量孔內(nèi)積水高度（超過30cm時需用壓縮空氣吹干）。（三）注漿施工注漿系統(tǒng)連接甲、乙漿液分別通過獨立管路輸送至混合器，管路長度≤50m，轉(zhuǎn)彎處采用曲率半徑≥30cm的彎頭；注漿泵出口安裝壓力表（量程0-16MPa，精度1.5級）和安全閥（整定壓力4.0MPa），混合器出口連接注漿管（φ38mm雙層管，內(nèi)管注漿液，外管注速凝劑）。注漿控制參數(shù)壓力分級：初始壓力0.8-1.2MPa（裂隙填充階段）→升壓至2.5-3.5MPa（劈裂擴散階段）→穩(wěn)壓3.0MPa（持續(xù)15分鐘）；流量調(diào)節(jié)：砂層段15-20L/min，灰?guī)r段25-30L/min，避免壓力驟升導(dǎo)致管涌；結(jié)束標準：注漿量達理論計算值120%，或壓力達設(shè)計值且流量＜5L/min持續(xù)20分鐘，或孔口返漿濃度≥80%原漿濃度。特殊情況處理跑漿：當壓力突然下降＞0.5MPa時，立即改注雙液漿（高固水漿液:水玻璃=1:0.8），同時在跑漿點周邊3m內(nèi)補打止?jié){孔（深3-5m）；溶洞填充：先投入級配砂石（粒徑5-20mm）至孔口返砂，再注入低濃度漿液（水灰比3:1），采用間歇注漿法（注30min停10min）促進沉實。（四）封孔與設(shè)備清洗封孔工藝：采用“三段式封孔法”，下部2m用摻加速凝劑（初凝15min）的高固水漿液，中部3m用微膨脹水泥砂漿（膨脹率0.3%），孔口0.5m用環(huán)氧樹脂錨固劑，確保與圍巖緊密結(jié)合。設(shè)備清洗：施工結(jié)束后，立即用清水沖洗攪拌機、注漿泵及管路（沖洗時間≥30分鐘），關(guān)鍵部件（混合器、止?jié){塞）拆卸用5%磷酸溶液浸泡除銹，晾干后涂抹防銹油。四、質(zhì)量控制與驗收標準（一）過程控制措施材料檢驗：每批次材料進場時查驗合格證、檢測報告，抽樣檢測細度（≥400㎡/kg）、初凝時間等指標，不合格材料嚴禁使用。參數(shù)監(jiān)測：實時記錄注漿壓力、流量、累計注漿量，繪制Q-t、P-t曲線，當壓力驟升＞0.5MPa/min時自動停機檢查。旁站監(jiān)理：關(guān)鍵工序（如壓力達設(shè)計值階段）實行24小時旁站，每孔填寫《注漿過程記錄表》，附壓力流量曲線打印件及影像資料。（二）驗收標準取芯檢測：按總孔數(shù)5%布設(shè)檢查孔，鉆探取芯觀察結(jié)石體完整性，要求連續(xù)結(jié)石體長度≥80%孔段，28天抗壓強度≥4.0MPa。物探驗證：采用地質(zhì)雷達（250MHz天線）掃描充填區(qū)域，反射波振幅降低率≥60%，判定為有效加固。壓水試驗：檢查孔內(nèi)分段進行壓水試驗，穩(wěn)定滲透系數(shù)≤5×10??cm/s，單孔透水率q≤1Lu。五、安全與環(huán)保措施（一）安全防護高壓作業(yè)安全注漿泵、管路連接處采用防脫卡扣，操作人員佩戴防沖擊面罩、膠鞋、膠皮手套；管路試驗壓力為工作壓力的1.5倍，保壓30分鐘無泄漏。電氣設(shè)備接地電阻≤4Ω，設(shè)置漏電保護器（動作電流30mA/0.1s），潮濕環(huán)境使用防爆型配電箱。應(yīng)急準備配備應(yīng)急注漿裝置（含速凝劑備用罐200L）、洗眼器（距施工點≤15m）、滅火器（4kg干粉滅火器2臺）；制定突水、跑漿應(yīng)急預(yù)案，每月演練1次。（二）環(huán)保措施廢水處理：設(shè)置三級沉淀池（總?cè)莘e50m3），施工廢水經(jīng)pH中和（投加石灰至pH=7-8）、混凝沉淀（PAC投加量50mg/L）后回用，回用率≥85%。固廢處置：廢棄漿液、破損包裝袋集中裝桶升井，交由有資質(zhì)單位處理；清洗廢水嚴禁直接排放至采空區(qū)。職業(yè)健康：施工人員佩戴防塵口罩（KN95級別），作業(yè)時間≤4小時/班，現(xiàn)場設(shè)置有毒氣體檢測儀（CO＜24ppm，O?≥19.5%）。六、施工進度計劃與保障（一）進度計劃準備階段（5天）：設(shè)備安裝、材料進場、孔位放線；鉆孔階段（10天）：日均完成30-35孔，采用2臺鉆機平行作業(yè)；注漿階段（20天）：單孔注漿時間40-60分鐘，日均完成40-50孔；驗收與收尾（5天）：質(zhì)量檢測、設(shè)備回撤、場地清理。（二）保障措施設(shè)備保障：備用注漿泵1臺、攪拌機2臺，易損件（密封圈、壓力表等）儲備量滿足3天更換需求；材料保障：甲、乙粉料儲備量為設(shè)計用量的1.2倍，設(shè)置防潮預(yù)警系統(tǒng)