1.概述
煤礦水害影響礦山工程施工的進度和質(zhì)量、惡化工人的勞動環(huán)境、增加礦井的排水設(shè)施及排水費用、給煤礦生產(chǎn)帶來了不安全因素、嚴(yán)重者甚至發(fā)生淹井事故、造成生命和財產(chǎn)的重大損失[1]。我國煤田水文地質(zhì)條件復(fù)雜，目前我國約有18%待開采的煤炭儲量受到較為嚴(yán)重的水害威脅，對其進行防治工作具有十分重要和十分迫切的現(xiàn)實意義。注漿堵水是礦井水防治的重要方法之一，具有減輕礦井排水負(fù)擔(dān)，節(jié)省排水用電，降低噸煤成本，提高工效和質(zhì)量，加固井巷薄弱地段，減少突水機率、延長礦井服務(wù)年限的明顯優(yōu)點[2]。
2.注漿堵水技術(shù)的發(fā)展歷程
注漿堵水作為注漿技術(shù)的一個分支，是隨著注漿技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。注漿堵水技術(shù)作為工程技術(shù)的一個新領(lǐng)域不過只有一百多年的歷史。1802年法國首次把注漿法應(yīng)用于俢復(fù)擋潮閘[3]，英國于1856年第一次將水泥用于注漿，1882年~1920年相繼研制了氣動注漿機和水玻璃-氯化鈣化學(xué)漿液，此后又相繼研制出鉻木素、丙烯酰胺等漿液材料。二十世紀(jì)四十年代以來，各種新的化學(xué)漿液(如木質(zhì)素類、脲醛樹脂類、丙烯酰胺類、聚氨酯類等)和改性水泥漿相續(xù)問世，將注漿堵水技術(shù)推向一個新的高度。注漿堵水技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展是從20世紀(jì)50年代初期煤礦井筒井壁注漿堵水開始的[4]，從60年代后，我國相繼開發(fā)了一系列無機或有機注漿材料，并逐漸建立了適用于特定漿液的注漿理論、注漿工藝。進入21世紀(jì)后，注漿堵水技術(shù)的研究與應(yīng)用進入一個鼎盛時期，在注漿堵水技術(shù)許多方面，包括材料品種、設(shè)備器材等都獲得了一定發(fā)展。注漿堵水技術(shù)近年來在各種巖土工程中得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)效益及社會效益也很顯著，但注漿堵水技術(shù)本身還不成熟，還需不斷完善。
3注漿堵水技術(shù)的研究現(xiàn)狀與研究成果
注漿堵水技術(shù)包括硬件和軟件兩部分：硬件部分又包括注漿材料和注漿設(shè)備，軟件部分可簡單地分類注漿工藝和注漿參數(shù)計算理論。
3.1注漿堵水材料
目前煤礦井巷堵水注漿材料大都選用水泥類漿材或水泥—水玻璃類漿材，其主要優(yōu)點是成本低、材料來源廣，但由于其硬化后易收縮而產(chǎn)生細小裂隙，在水力沖刷下裂隙逐漸擴大，堵水效果不理想，且因其為顆粒性材料，對細小裂隙難以壓入，因此其應(yīng)用范圍有一定的局限性。中國業(yè)大學(xué)（北京）研制的有機高水材料(HWM)具有粘度低、凝膠時間可在幾秒至幾小時的時間范圍內(nèi)人為調(diào)節(jié)并能準(zhǔn)確控制、易于被壓注進巖體深部微細裂隙內(nèi)，所形成的凝膠體要求結(jié)石率高、滲透性低的特點，已成功地應(yīng)用于透水巖層注漿堵水工程。其反應(yīng)過程及與含水流砂反應(yīng)生成的固結(jié)體如圖1所示。
3.2注漿堵水設(shè)備
注漿設(shè)備組成中的關(guān)鍵設(shè)備是注漿泵，目前國內(nèi)注漿堵水工程中所使用的大都是電動調(diào)速高壓注漿泵，但因其重量較大，使用不便。近年國內(nèi)開發(fā)了以乳化液為動力的雙液注漿泵[38]，可以輸送包括聚氨酯在內(nèi)的多種注漿堵水材料，但其需要由乳化液作動力，使用不便。
中國礦業(yè)大學(xué)（北京）研制的QB-25(12)系列高壓雙液注漿泵，如圖2所示，具有性能可靠、使用方便安全，最大注漿壓力可達30MPa，能適用于井下狹小空間。并已成功地應(yīng)用于煤礦井下透水巖層注漿堵水工程中3.3注漿堵水工藝
