煤矿高分子材料用注浆装置技术要求研究与性能分析

煤矿高分子材料用注浆装置技术要求研
究与性能分析
摘要：煤矿高分子材料用注浆装置采用压缩油液或压缩空气等为动力源，利
用油缸或气缸输送高分子材料。

主要用于煤矿井下松软煤层及破碎岩石的加固、
巷道裂隙出水堵水、喷涂堵漏和高冒区、上下隅角充填等，利用高分子材料具有
浸润渗透性高、凝结速度快、固化时间短、持久性和防渗透能力强等优点，增加
煤矿井下环境的安全性。

随着安标开始受理矿用反应型高分子材料，煤矿高分子
材料用注浆装置随着高分子材料的广泛使用在煤矿井下即将得到日益广泛的应用。

关键词：煤矿；高分子材料
1 煤矿高分子材料用注浆装置结构组成及分类
煤矿高分子材料用注浆装置一般由注浆泵、气动三联件、高压软管、单向阀、混合装置、混合枪等部件组成。

该装置结构紧凑、体积小、移动方便，直接放在
平整的地面上即可使用。

注浆装置与注浆泵在产品组成上相近，注浆装置是在注
浆泵的基础上增加输送介质混合装置、单向阀、胶管以及混合枪等部件，其作为
矿用反应型高分子材料的专用配套使用设备，不得私自更换。

根据动力源不同，煤矿高分子材料用注浆装置可以分为电动、液压、气动3
种形式。

因为气动注浆装置小巧，移动方便等特点，所以气动注浆装置适用范围
更广泛，其他类型注浆装置应用范围相对较小。

2 煤矿高分子材料用注浆装置技术要求
目前煤矿高分子材料用注浆装置主要执行标准为GB/T 9234-2018《机动往复泵》、DZ/T 0090-2017《地质钻探往复式泥浆泵》、《煤矿安全规程》等。

(1）基本要求
除满足GB/T 9234-2018《机动往复泵》、DZ/T0090-2017《地质钻探往复式
泥浆泵》等标准要求外，还应满足：
(1)注浆过程中，对于泄漏的浆液或安全阀开启排出的浆液，应配置回收装
置（或回收桶）；
(2)外露部件不得使用轻金属材质。

(2）安全要求
(1)装置组成必须完整，至少应包括动力装置（注浆泵）、混合装置、软管、喷浆管（喷涂用）、单向阀、安全阀、三通阀、压力显示装置等，其中纳入安标
管理的产品应取得安全标志；
(2)注浆装置配置的单向阀开启压力不得大于1 MPa，开启灵活可靠。

(3）注浆工艺过程要求
为了保证注浆过程的安全，生产厂家应明确在注浆工艺过程中注浆速率、组
分配比及固化时间等重要参数，以便于用户能按照要求操作装置。

(4）其他要求
鉴于输送介质的特殊性，注浆装置产品技术文件以及产品说明书中应明确注
浆装置输送介质的用途（煤岩体加固、充填密闭、快速堵水、喷涂堵漏风等）、
成分、配比、密度及黏度等重要参数。

3 性能特性对比试验
为了研究注浆装置输送不同高分子材料的装置特性与差异性，选取了气动注
浆装置和液压注浆装置进行了注浆流量特性测试。

(1）气动注浆装置输出特性对比试验
气动注浆装置输出特性对比试验选取CT PF（煤矿充填密闭用脲醛树脂发泡
材料）、JG PU（煤矿加固煤岩体用聚氨酯材料）、JG PU SIO2（煤矿加固煤岩
体用硅酸盐改性聚氨酯材料）3种高分子注浆材料和清水分别进行测试。

试验条件：装置供气压力0.5 MPa，注浆压力分别取2 MPa、6 MPa、12.5 MPa，常温20℃工况条件下，分别测试气动注浆装置的注浆流量，试验测试数据如表1所示，气
动注浆装置性能曲线如图1所示。

表1 气动注浆装置试验测试数据
图1 气动注浆装置性能曲线图1.清水2.CT PF 3.JG PU SIO2 4.JG PU
由图1可知，不同黏度的高分子材料在同样注浆压力下，注浆输出流量是有
差别的，其中清水的输出流量最大，JG PU输出流量最小。

(2）液压注浆装置输出特性对比试验
液压注浆装置输出特性对比试验选取的是CT PF、JG PU两种高分子注浆材
料和清水分别进行测试。

试验条件：装置注浆压力分别取0、2.4 MPa、5 MPa、7.8 MPa和10 MPa，常温20℃工况条件下，分别测试注浆装置的流量，试验测试
数据如表2所示，液压注浆装置性能曲线如图2所示。

表2 液压注浆装置试验测试数据
图2 液压注浆装置性能曲线图1.清水2.CT PF 3.JG PU
由图2可知，清水的输出流量最大，JG PU输出流量最小，高压时注浆流量
差别趋于减小。

4 结语
通过试验测试可知，试验结果在一定程度上反映出了煤矿高分子材料用注浆
装置在输送不同高分子材料时的性能特性趋势。

基于输送的高分子材料本身的安
全风险特性，并结合煤矿高分子材料用注浆装置的技术安全要求和性能特性试验，总结和建议如下：
(1）输送介质的黏度特性对煤矿高分子材料用注浆装置的流量输出特性是有
影响的，低压输出时流量差距较为明显；
(2）输出压力对煤矿高分子材料用注浆装置的流量输出特性也是有影响的，
输出压力越高对其流量输出差距越小；
(3）基于注浆装置不同输送介质的流量输出特性，对注浆装置性能考核时，
建议根据其用途选用实际工况输送的高分子材料进行配对考核；
(4）由于输送介质的安全风险较高，为保证煤矿井下施工安全，应选购具有
安全标志的煤矿高分子材料用注浆装置进行施工作业。

参考文献
[1] 煤矿矿尘综合防治技术探讨[J]. 徐国华.《露天采矿安全》,2010(36)
[2] 矿尘控制技术研究与应用[J]. 王永宝;赵崇河;张庆国.《露天采矿安
全》,2007(04)
[3] 浅谈煤矿矿尘防治[J]. 郑树良,张子民.《露天采矿安全》,2000(07)
[4] 防烟水幕发生及收缩效应理论与实验[J]. 龚红卫;蒋军成.《煤矿安全》
[5] 短钻孔快速抽采工艺在长距离掘进工作面的应用[J]. 向真才.《煤矿安全》。