煤矿矿井施工中注浆堵水技术的应用研究

2017年19期应用科技科技创新与应用
Technology Innovation and Application
煤矿矿井施工中注浆堵水技术的应用研究
马名智
（安徽省煤田地质局水文勘探队，安徽宿州234000）
引言
众所周知，煤矿是国家的重点矿区，它能够为我们带来丰富的煤炭资源。

然而一旦其矿井发生了渗漏问题的话，就会对其生产工作产生严重的负面影响，有时候还会对相关人员的生命以及财产等造成极大的威胁。

当前时期的矿井在开采的时候其强度以及深度等都在增加，由于压力不断增加，此时其巷道出现变形现象的概率不断增加，此时就会使得矿井经常出现渗漏问题，而一旦出现了渗漏现象的话，我们的生产工作就会受到极大的干扰。

为此，相关人员研究了注浆堵水工艺，通过合理的使用该工艺，我们能够将渗漏问题控制住，能够确保生产活动不受干扰。

1矿井注浆工程设计方案
1.1合理布局注浆孔
一般来讲，我们将注浆半径控制在9m，保持井筒荒径和注浆孔圈之间1.3m的距离，依据其长度设置3个一样的孔，分析其偏斜情况，如果不符合施工规定的话就要对其补孔处理。

当井筒断面超过规定半径后即可将注浆孔放置在净径内，保证注浆套管1.3%的平均偏斜率。

1.2确定深度
在设计孔的深度的时候一定要和矿井本身的深度对比，一般来讲要确保其比井的深度低最少11米左右，一旦达到了该数值的话，就会遇到富水层，此时为了确保生产工作的安全，就要运用特定材料，其目的是为了确保矿井有良好的水力联系，在实际的工作中一定要结合具体情况确定井底和浆液的间距。

1.3明确注浆的高度和段高
注浆泵排量、岩层涌水量等条件是决定注浆段高的主要因素，针对普通地层设计范围在35~45m之间的段高，针对富水层区域设计范围在25~35m之间的注浆段高。

注浆方式采取2种并用的方法，先实施分段下行的模式，达到注浆全深后转变方式，按照由下到上的顺序开始采取分段上行复注的模式，此时保证平均段高为90m。

1.4合理使用材料
一般来讲，我们都是运用泥浆，而对于那些缝隙较为明显的石灰石最好是加大水泥浆的浓度，只有这样才可以确保其粘合性强。

一般来讲，我们多是选用黏土水泥浆，因为它较之于膨胀水泥来说，所需的费用较少，而且可注能力强大，不会对生产活动造成污染，所以被大范围地应用到建设工作之中。

2矿井注浆工程施工方案
2.1钻孔防斜及纠偏
在注浆的过程中，我们一定要控制好其偏斜率。

这主要是因为偏斜率会对注浆的品质有很大的影响，一般来讲我们将该数值控制在4.8%以下，而针对注浆套管部分的偏斜率要尽量小于1.6%，平均测点距为10.5m，要想做好防斜以及纠偏等活动，就要切实依据如下的几个标准进行：第一，确保灰土盘地十分平整，在安装的时候要确保设备的中心保持平行。

第二，确保主竿与加重管保持垂直，而且要确保钻杆与岩芯管也要保持竖直，一般来讲要将岩芯管的长度控制在4.5m以内。

第三，在开展钻孔工作以前要做好前期准备活动，比如要测试螺丝是否固定牢靠，只有这样才可以确保钻进的时候压力不会有偏差，而且要合理使用钻向设备。

如果钻孔需要纠偏的话，就要使用加重设备，一般来讲要选择长度较长的岩芯管，而且要使用没有外齿的钻头，假如偏差非常严重的话就要借助特定的纠偏设备加以处理。

2.2松软地层下止浆塞的使用原则
在软土层中使用止浆塞的时候，一定要严格遵守如下的几点：第一，对于那些半径较小的孔要借助钻头处理，对于那些本身半径就很大的孔，可以在之前的基础上适当的加宽就行了。

第二，先把黄泥和干草掺杂到一起，拌和均匀以后放到孔种，确保没有注浆的区域的搭桥工作开展到位，然后将配置好的浆液注入孔隙里面，而且要保证它的深度控制在13m左右，然后保持不动放置9天，当其固结以后，使用特定大小的钻头钻入水泥之中，把塞子放到注浆孔之中。

第三，合理的选择钻头，型号合适的钻头会加快施工的速度，确保孔壁具有较高的完整性，对于那些较为松软的土层，在施工的时候最好是使用四翼钻头，处理好之后再借助圆形的钻头来处理，其目的是为了扩大孔隙的尺寸。

第四，在处理下段的时候通常使用高钻进方法，这样能够减少用时，而且能避免破坏。

第五，为了确保施工符合规定，要适当的调整三爪止浆塞的半径，从原来的75mm调整为105mm，加大孔壁钻进深度。

2.3注浆时要关注的要点
第一，由于泵压以及泵量的改变会对注浆工作有很大的影响，因此在最初的时候要将其泵量控制好，一般是不超过145L/min，当深度加深之后，再对其增加压力。

对于大吸浆量的情况一般要适当的增加浆液的浓度，只有这样才能够增加压力。

相反的对于吸浆量较小的情况要适当的减小浓度，只有这样才可以确保扩散距离等符合工作规定。

第二，必须确定扫孔以及复注、提钻的用时，只有这样才能够保证浆液以预期的速率固结，如果太早或是太晚提钻的话都会造成严重的问题。

而扫孔时间同样会对浆液有影响，通常我们做好提钻工作4个小时之后就可以扫孔了。

相应的复注时间也要控制好，如果早于规定的时间处理的话，就会导致固结体的强度变弱，相反的如果超过了设定的时间的话就会影响到注浆的速率，通常我们将该时间设定为一整天。

第三，要将孔隙里面的各种气体都释放出来，确保注浆工作顺利进行。

如果缝隙里面有气体的
摘要：煤炭资源是一种意义非常关键的资源，它的存在能够给国家的经济建设作出巨大贡献，而且能够为广大群众的生活创造极大的便利。

然而要想实现煤炭资源的有序开发，就要做好矿井工作。

然而目前我们国家的矿井施工过程中经常遇到干扰要素，比如渗漏问题。

作者具体地分析了针对矿井开展的注浆堵水工程相关的内容。

关键词：注浆堵水技术；黏土水泥浆液；渗水性
中图分类号:TD822文献标志码:A文章编号:2095-2945(2017)19-0158-02
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2017年19期
应用科技
科技创新与应用
Technology Innovation and Application
高压变频器在送水泵组中的应用
杨双雅
（福建省石狮供水股份有限公司生产技术部，福建石狮362700）
引言
水是人们生活与生产中必不可少的一项资源，随着社会的不断发展以及人口不断增多，社会各界对水的需求量也越来越大，对供水系统的安全性与供水质量也提出了越来越高的要求。

在工厂送水泵组中应用高压变频器实施变频节能改造，可以实现PID 调节控制送水泵机组管网压力，同时也可以使负荷较低时水泵的节流损失实现最大限度地降低，使机组的经济效益实现全面的提升。

因此，对高压变频器在送水泵组中的应用进行探究具有至关重要的现实意义。

1主要设备及技术参数
旧厂有6台送水泵，与扩建水厂及赤湖水厂通过合理调度，负责供应全市的生活与工业用水，根据用水量将其中的1-2台投入使用。

水泵配套电机型号为Y560-8型，功率为630kW/10kV 。

选用HARSVERT-VA10/045变频器并配套一面手动一拖二切换柜。

图1福建省石狮供水股份有限公司
图2石狮市20万吨水厂（旧厂）高压变频器2技术改造
对送水泵房中的2#泵与4#泵实施变频节能改造，在已
建成的送水泵房内对两组630kW/10kV 电机机组添加变频调速系统的改造，将原设计的转子串级调速拆除改为高压变频器变频调速。

采用变频器一拖二手动切换方式：（1）高压供电
回路使用旧电路。

（2）采取恒压变流形式来调节技改送水泵的
转速，将压力维持在0.5MPa ；（3）在MCC 室并列安置原低压供
电设备及变频柜。

（4）增设10kV 电力电缆，并更换Y560-8型
电机1台。

（5）通过硬接线来实现与PLC 控制系统的数据交换，可是必须将通讯接口保留下来，选用Profib-us-DP 作为通讯协议。

（6）调速范围控制在20-50Hz 。

对于一台水泵来说，其水压、流量和所需功率均会因叶轮转速的改变而发生改变，它们之间的关系如下：
n1n2=Q1Q2
=P1P2√=N1N23√
（1）
从上述关系可总结出如下结论：Q （水量）∝n （转速）；P （水
压）∝n （转速）；N （水泵轴功率）∝n （转速），也就是说当转速发
生改变时，水压、水量以及功率的变动速度也是各不相同的，而且功率的改变速率最大。

当转速降至70%时，水量也会随之降至70%，可水压会下降至49%、功率会下降至34.3%。

可见，通过对水泵转速进行调节，便可改变水压和水量，无需对阀门进行调节来改变管道的阻力特点，这样可以有效的减少节流损失，从而实现节能的效果。

3高压变频器的优势
高压变频器具有如下几点优势：（1）利用高压变频器对电
机实施调速改造，如果变频器出现故障，电机仍可以直接挂工频电网运作，可以有效地避免生产损失。

而且高压变频器属于高科技，具有较高的可靠性，可以有效的降低维修率，减少维护成本，从而使供水企业的经济效益实现全面的提升。

（2）利用高压变频器对电机实施调速改造时，只需将原先电机与开关的相连电缆断开，并将变频器加入其中即可，无需对机械与电机的连接关系进行更换，也无需更改任何基础，操作便捷，而且也不会因场地而受到限制，具有较好的适应性。

（3）高压变频器的调速精准度和智能化水平均非常高，其可以实现闭环运作，使送水泵组的自动化水平实现全面的提升，使工作量实现有效的减少，从而有效的降低人工成本投入。

（4）高压变频器对电机和负载机械可实现真正的软启动，使电机和负载机械启动时的冲击问题得到有效的解决。

倘若工艺有要求，电机还可以在短时间内多次反复启动。

（5）高压变频器具有较大的调速范围，而且其还具有较高的效率，在负载机械及电机强度允许、且电机不过流的情况下，高压变频器还可以使机械及电机实现超速运作，从而最大限度地提升电机的工作效率。

4改造效果
水泵类负载中水压H 、轴功率P 、水泵流量Q 等均与驱动
摘要：福建省石狮供水股份有限公司玉浦水厂（原名石狮市20万吨水厂），日供水能力为44万吨，是在旧水厂20万吨水厂的基础上再扩
建20万吨，2013年福建省石狮供水股份有限公司赤湖水厂建成通水后，
大大缓解了玉浦水厂的供水负荷，使得玉浦水厂供水量有了较大的冗余量，同时也使得该水厂日夜间送水量频繁地变化，玉浦水厂不得不频繁地启停送水机组或调节出水阀门。

在送水泵组中应用高压变频调速，
通过PID 调节控制，不仅可实现恒压供水，还可延长机组的使用寿命，
确保供水的实效性与经济性，实现了高效节能与稳定生产的有效统一。

关键词：送水泵房；高压变频器；应用中图分类号:TU992.25文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2017)
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