矿用注浆导管的研制与使用

摘要：矿用注浆导管，具有注浆功能，提高管体周围岩体的抗剪强度，达到加固围岩并扩散围岩压力作用。通过矿用注浆导管向巷道顶板、侧帮裂隙通道内注入水泥浆充填裂隙，封堵涌水、胶结岩石。改善围岩力学性能，提高岩体自身整体强度，改变围岩支护状态的作用。降低巷道变形量和垮塌事故的发生率。

关键词：注浆导管 封堵涌水 胶结岩石 改善围岩力学性能 提高岩体自身整体强度 改变围岩支护状态

田陈煤矿位于滕南煤田中部，设计生产能力为1.2Mt/a，目前核定生产能力为1.7 Mt/a，可采煤层主要有3上、3下煤层。现主要开采北七采区和北三采区，设有采煤区队2个。由于田陈煤矿煤层赋存条件及煤厚变化较大，地质条件极为复杂，属于典型俗称的“鸡窝”煤构造。运输战线长巷道长，煤矿井下巷道存在着，巷道顶板、侧帮内存在的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙。以前巷道维护没有很好的方法解决存在的顶板、侧帮内存在的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙问题。因此，矿用注浆导管的成功研制与应用，对矿井的安全生产重要意义。

1目前现状

煤矿井下巷道存在着，巷道顶板、侧帮内存在的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙。以前巷道维护没有很好的方法解决存在的顶板、侧帮内存在的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙问题。只有采取外部打锚索固定与喷浆相结合的方法，进行巷道的维护和修复只能表面处理。

2存在弊端

这种方法巷道的维护和修复处理后巷道顶板、侧帮内部的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙仍然存在。随着时间的延长压力增大，易造成巷道变形严重会出现垮塌事故。对矿井的安全生产存下了重大安全隐患。

为了解决巷道顶板、侧帮内存在的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙问题，研制了一种矿用注浆导管，在巷道顶板、侧帮原有的锚杆固定之间打上钻孔，将导管安装到钻孔中然后利用封堵套封堵钻孔。然后将导管与注浆泵连接，最后利用气动注浆泵将水泥浆注入，水泥浆从溢流孔溢出，在气动注浆泵的持续加压下将水泥浆充填到巷道顶板、侧帮内部存在的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙内，以钻孔为中心直径2m的范围内，起到封堵涌水，胶结岩石，改善围岩力学性能，提高岩体自身整体强度，改变围岩支护状态的作用。降低巷道变形量和垮塌事故的发生率。

3矿用注浆导管的结构

矿用注浆导管，包括管体和连接头，连接头装在管体上面，其特征是：管体的上面分布有溢浆孔，管体上设计有螺纹，管体的内部装有单向闭锁装置，螺纹的左侧固定有锥度套，锥度套的右侧外径小于左侧外径，密封套外径大于锥度套左端外径，密封套紧贴锥度套的右侧安装在螺纹上，螺纹上从左到右依次还安装有垫片、紧固螺母、连接头。

4工作原理与优点是：

工作原理是：1、靠注浆泵的压力将单项闭锁装置的锥度头打开，是水泥浆从锥度头与外壁的间隙之间注入水泥浆，当水泥浆注入完成后停注浆泵。在失压状态下单项闭锁装置的锥度头，在弹簧力与水泥浆的中力下将外壁密封上使水泥浆不从管体内部外泄。2、在注浆导管插入钻孔后靠紧固螺母，将密封套逐步向锥度套方向挤压，使密封套逐步长大直径，使密封套外壁与钻孔紧密结合起到密封钻孔作用，使注入的水泥浆不从钻孔与注浆导管间外泄。3、在这两道密封作用下，使注入的水泥浆在注浆泵的作用下充填到哪破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙中，起到封堵涌水，胶结岩石，改善围岩力学性能，提高岩体自身整体强度，改变围岩支护状态的作用。

优点是：通过矿用注浆导管向巷道顶板、侧帮裂隙通道内注入水泥浆充填裂隙，封堵涌水、胶结岩石。矿用注浆导管的投入使用，改善了管体周围的围岩力学性能，提高岩体强度，改变围岩支护状态。使巷道拱顶形成一伞状保护环，避免一些因裂隙的扩散造成的巷道变形、垮塌事故的发生。

5实际运用中的操作方法

本产品是一种煤矿巷道维护使用的工具为一次性用具不可复用，特点为：轻便、操作方便、实用。

本厂品与2ZBQ---30/3型气动注浆泵配合使用，通过气动注浆泵将水泥浆注入导管与岩层内，在工作前将气动注浆泵水泥备好备用。操作方法如下：1、在井下成型巷道，存在着巷道顶板、侧帮内存在的破碎岩石及构造裂隙发育难以支护的破碎岩面和裂隙处，在已有锚杆间隙中穿插，打入与注浆导管相适应的钻孔；

2将注浆导管依次插入钻孔，将导管外部紧固螺母紧固，将密封套与钻孔紧密结合防止注入的水泥浆外溢；

3、将连接头与气动注浆泵（2ZBQ---30/3）出料口导管连接好；

4、开启气动注浆泵将水泥与水按比例混合好后注入注浆导管与岩层内；

5、注入水泥浆后停注浆泵将连接头与注浆导管脱离再与下一根注浆导管连接好启动注浆泵进行第二根注浆依次类推完成注浆工作。

6创新实施效果

经过设计、制造成形后，已在田陈煤矿投入使用，邀请矿专业领导及相关专业技术人员进行了现场观摩、指导，并积极根据相关要求及意见再进一步整改和完善工作，试验效果非常理想，达到了预期研制的目的，具有着十分广泛的推广价值。并且本产品已经在田陈矿井下投入7350件使用，在枣庄矿区已推广到高庄煤业公司和新安煤业公司投入使用。通过使用单位反馈的意见了解本产品已达到设计目的。矿用注浆导管实际应用，将标志着传统的巷道维护工艺有了实质性的改革，从而迈出了突破性的一步。

作者简介：

周忠鹏 男，1980年出生，本科，毕业于山东科技大学，机电助理工程师，现任枣矿集团田陈煤矿恒邦公司技术员。

程东 男，1978年出生，本科，毕业于山东科技大学，机电助理工程师，现任枣矿集团田陈煤矿皮带工区 副区长。