来源：BOB 发布时间：2025-03-25 04:39:55
1、在煤矿安全生产的全部过程中，即时变化的地质环境条件会导致安全生产事故频发，使煤矿与人员遭受无法预知的损害。因些，运用注浆材料充填和固结有效稳定煤矿地质结构的研究十分必要。19世纪初期，注浆技术刚开始发展时，人们只是用简单的石灰、水泥和黏土等材料，对要修复的岩土层结构可以进行注浆。1802年，被誉为注浆法开拓者的charlesberigny采用人工锤击方式将石灰和黏土浆压入地层，填补底板与地基的空隙。1824年，一名英格兰的砌砖工将黏土、石灰石的混合物在锅炉中加热，制成了一种水硬性水泥，因其与英国得赛郡波特兰岛上的天然岩石颜色相似，得名波特兰水泥。该水泥浆液被用于隧道止水和隧道加固，但1838年水泥浆注浆法应用于英国汤姆逊隧道时，发现颗粒较大，不易注入细微裂缝，且水泥浆液在动水流速大时易被冲刷。1884年，英国的hosagood在印度使用化学药品开展建桥固砂工程，迈出了世界化学注浆的第一步，将世界注浆技术提高到了新的层次。此后，德国的jeziorsky在1887年创造出原始硅化法，为水玻璃浆材研究奠定了基础。1909年，比利时人lemaire dumont在水玻璃中加入稀硫酸，揭示了ph值会改变水玻璃凝固的机理，创造了双液单系统的一次压入法。1914 年，名为aibeye fyencois的比利时人，沿袭前人的方法使用水玻璃和硫酸铝进行注浆实践。1920年，荷兰的采矿工程师ejjoosten在相邻的两个钻孔上使用氯化钙和水玻璃进行注浆，开创出水玻璃、氯化钙的双液双系统二次压注法。鉴于水玻璃一类浆液具备经济实惠、环保、可注性好等优点，迅速在全世界内获得了认可。美国丙烯酰胺浆液(am－9)和苏联的脲醛类浆液(m917)凭借能改变水玻璃浆液的凝固时间、提高耐久性和固结强度的特点受到了广泛关注。之后持续不断的发展逐渐出现了木质素类、环氧树脂类、聚氨酯类等新型有机高分子化学注浆材料。1953年，黑龙江佳木斯采用碱性水玻璃完成化学注浆，标志着我国迈出了化学注浆的第一步。最早将其应用于煤炭领域的是1956年的山东淄博夏家林煤矿，在其遭到洪水破坏时，工作人员通过地面钻孔注浆的方式来进行加固。目前，我国关于化学注浆材料工艺的研发工作实现了重大突破，不但能凭借自身优势开发新型的注浆工艺材料和化学注浆装备，还提出了注浆渗流、注浆加固巷道和裂隙介质等注浆理论，但仍需不断完善在环保、注浆工艺、应用范围等方面的研究。作为产煤与耗煤都处于领先地位的中国，煤炭需求旺盛，开采力度不断加大。采煤条件愈发复杂、开采环境愈加恶劣，煤矿开采过程中突水、塌方、粉尘、瓦斯爆炸等事故频发，威胁着煤矿安全生产及作业人员的生命安全。使用性能各异的注浆材料进行注浆加固，不仅可以有效保证煤岩体结构的稳定性，还能改善密封性能，有利于降低类似事故发生的概率。
2、20世纪60年代以前注浆技术较为初级和落后，无论注浆深度的多少，含水层段的多少，一般均采用孔口加大盖的注浆方式进行注浆作业，其注浆效果不理想，为了使浆液在各个含水岩层中均匀扩散，进而能充分保证注浆质量，应当实行分段注浆，要实行分段注浆就必须配备有止浆塞。近年来，许多新的注浆材料、注浆工艺、注浆专用设备与配套机具逐渐被开发，在保证注浆施工安全、提高注浆效果方面起到了重要的作用。受限于止浆塞结构的不合理，现阶段的注浆锚固工艺依然较为复杂，同时，存在封孔过程困难、支护效果不理想的问题。另外，在安装锚索过程中还经常会出现漏浆的情况，从而导致凝结的浆液量降低，导致支护效果的下降。
1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种采用双孔止浆塞进行注浆锚固的方法，该方法步骤简单、实施成本低、封孔过程便捷、支护效果理想，且在安装锚索过程中不会出现漏浆的情况，该方法能解决传统注浆过程操作复杂、封孔过程困难的问题，具有较好的推广价值和实用性。
2、为了实现上述目的，本发明提供一种采用双孔止浆塞进行注浆锚固的方法，采用一种双孔止浆塞，所述双孔止浆塞包括止浆塞主体、若干个羽翼和若干列突起，所述止浆塞主体由弹性材料制成；所述止浆塞主体呈锥台型，其内部沿轴向并排地开设有锚索插孔和注浆管插孔，且锚索插孔的孔径大于注浆管插孔的孔径；所述羽翼呈环形结构，若干个羽翼沿轴向均匀地套装在止浆塞主体的外部，且若干个羽翼的外径沿着止浆塞主体外径增大的方向依次增大；若干列突起呈环形均匀地分布，每列突起中的多个突起均沿轴向均匀地固定连接在锚索插孔的内侧壁上；
4、步骤一：先将锚索插入双孔止浆塞中的锚索插孔，并在双孔止浆塞尾端预留出足够的距离以便于后续安装托盘和螺母，该过程中，利用锚索插孔内侧壁上的若干个突起与锚索上的螺纹紧密地连接，以防止出现双孔止浆塞脱离的情况，同时，进一步提高挡浆效果；再将注浆管插入注浆管插孔，并在双孔止浆塞尾端预留出设定长度以方便后续的注浆作业；然后，使用阻燃胶带分别在每隔一段距离的位置将注浆管与锚索紧贴地绑扎在一起；
5、步骤二：将组装好的锚索、注浆管和双孔止浆塞水平地插入钻孔，该过程中，使双孔止浆塞小径端先进入钻孔，并利用外径依次增大的若干个羽翼依次弹性作用并紧密地接触钻孔的内侧壁，以达到挡浆密封的效果；
7、步骤四：先将注浆管预留的一端和液压泵的注浆管路连接好，接着向液压泵中加入无收缩微膨胀水泥粉末，并加入适量水，再开启液压泵中的搅拌机进行搅拌作业，依据液压泵中浆液的浓稠度加入注浆料或水直至达到所需求的浓稠度，然后开启液压泵，并持续进行搅拌作业，将液压泵中的浆液泵入钻孔中；
9、步骤六：在锚索尾部露出煤壁的部分安装托盘，并使用螺母将托盘固定压紧在钻孔的孔口处；
10、步骤七：在达到设定时间后，注浆液凝固形成结实体，注浆加固作业完成。
15、本发明所采用的双孔止浆塞在传统止浆塞的基础上进行了创新，传统的止浆塞通常只做成圆柱体，由于圆柱体的外部并未设置任何挡浆部件，因而其挡浆效果一般，且当钻孔与止浆塞设计尺寸大小存在误差时还往往需要重新制作新尺寸的止浆塞，其通用性较差。该止浆塞主体为锥台型，其外径沿长度方向逐渐增大，因而其可适用于不同直径的钻孔，其通用性较强，可以适用于围岩状态破碎情况下不规则的钻孔，进而有利于提高对破碎围岩的支护效果。同时，由于其能够适应不同直径的钻孔，这样，可以有效节省加工模具的数量，进而节约了制造和施工成本。在止浆塞主体的外部设置了若干个羽翼，同时，若干个羽翼的外径依次增大，这样即使钻孔的尺寸存在的一定误差，仍然能够较好的适应钻孔，显著提高了通用性，同时，可以确保羽翼能够对止浆塞主体和钻孔之间的孔隙进行有效的封堵，进而极大的提高了挡浆密封效果，避免了注浆后浆液由钻孔内部流出的情况发生，从而可以保证钻孔中的浆液凝结成结实体后的体积和强度，有利于提高对围岩的支护效果。通过在锚索插孔的内壁设置若干个突起，可以与穿入的锚索螺纹紧密地连接，进而可以起到更好的密封固定效果，能够有效防止止浆塞发生脱落的情况，同时，能防止浆液从锚索缝隙中流出，提高了挡浆效果，同时，能进一步保证注浆效果，从而有利于进一步提高支护效果。在锚索插孔的一侧还设置了注浆管插孔，这样可以利用普通锚索替代注浆锚索进行支护作业，在节约成本的同时，还能进一步增加普通锚索的通用性。
16、本发明中，使用注浆锚索配合双孔止浆塞对围岩做加固，能够充分发挥锚杆紧密加固围岩的作用机理，可实现形成初始锚固力以达到及时控制围岩、加固围岩目的，保证煤矿的安全生产工作。而且采用双孔止浆塞解决了传统注浆过程操作复杂、封孔困难、注浆后钻孔内部浆液易流失的问题，从而有效提高了钻孔内部的注浆效果，可以使所注入的浆液更充分的将破碎岩体进行固结，极大的提升了锚固效果。整套安装工艺将封孔与注浆有机结合在了一起，其步骤合理简单，方法便捷，易于施工、安全可靠、节约成本，属于一种方便快捷的注浆锚索加固技术，尤其适用于煤层较碎，传统锚网支护效果不佳的工况，具备比较好的推广价值和实用性。
技术研发人员：李昂 吕伟 王伟东 张壮 孙靖昕 刘文学 吕璐娜 杨钧皓 刘伟 高喆森 薛智轩 田胜祺 范六一 冯碧野 杨家康 翟彦妮
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