基本介紹
- 中文名：KEP新型注漿材料
- 外文名：Keep Elastic Plasticity
- 所屬學科：材料學
- 套用範圍：廣泛
套用背景,注漿材料發展歷史,研發背景,材料原理,功能套用,產品特點,符合標準,
套用背景
華北型煤田泛指分布於晉、冀、魯、皖、豫、陝諸省的石炭二系煤田。該類總面積約73萬km，煤炭資源占全國總量的60%，在我國能源工業中具有舉足輕重之地位，由於長期開採，華北型煤田礦井的二疊系和石炭二繫上部煤層絕大多數已經開採殆盡，多數礦井進入石炭繫上部煤層開採。深部煤層開採面臨的共同特點是奧灰岩富水性強，地質構造複雜，隔水層厚度薄，奧灰水壓高，礦山壓力對底板的破壞深度大，因此，時有發生奧灰岩溶水突入礦井現象。進入深部煤層開採的華北型煤田80%以上的生產礦井不同程度上受到奧灰岩溶地下水的威脅和危害。礦井奧灰岩溶突水具有水量大、突水迅猛、突水頻繁的特徵，因此，如何防治華北型煤田深部煤層開採奧灰岩溶突水，避免人員傷亡和淹井事故，在承壓水體上煤層安全開採，是一項重大課題。根據國家煤礦安監局新版《煤礦防治水細則》（2018年9月1日施行）規定：煤礦防治水必須堅持“有水必探、先探後掘、先治後采”原則，因此煤層底板注漿改造（將煤層含水層底板改造成相對隔水層）已經成為實現帶壓開採的有效手段。中國礦業聯合會編制並於2020年1月1日實施的《煤層底板面上探查治理施工規範》（T/CMAS0001-2019）和《煤層底板面上探查治理工程質量驗收規範》（T/CMAS0002-2019），標誌著中國煤炭防治水煤層底板注漿堵水施工、驗收有了比較完整的標準，這是井工煤礦工作面底板注漿的一大進步，具有重要意義。
注漿材料發展歷史
縱觀中國煤礦含水層底板改造歷史，大體上經歷了6個階段：
1.井下注單一水泥漿階段(1984-1986年)
2.地面基站造漿注單一水泥漿階段（1987-1990年）
3.地面造漿注黏土水泥漿階段（1990-2001年）
4.地面造漿井下設流動站接力高壓注黏土水泥漿階段（2002-2009年）
5.地面造漿，鑽羽狀分支孔注黏土水泥漿階段（2010-2013年）
6.地面造漿，鑽羽狀分支孔注水泥漿、水泥粉煤灰漿、水泥水玻璃漿階段（2014-）。
研發背景
多數煤層底板注漿採用水泥基材料，如純水泥漿、水泥粉-煤灰漿、水泥-水玻璃漿、水泥-黏土漿等。由於水泥基注漿材料需要消耗大量水泥，注漿成本高，水玻璃具有自溶性，漿液固結時產生塑性收縮，並且採挖黏土已經在各地陸續被禁止，因此有必要開發性能優良、成本低，便於大量注漿的新型注漿堵水材料，以取代高成本、效果不佳的水泥基注漿材料。
注漿材料 | 組成 | 特點 | 適用情況 |
水泥漿 | 普通水泥、礦渣水泥 | 價格低，凝結速度快，固結體強度高 | 主要用於灰岩、砂岩裂隙注漿 |
水泥黏土漿 | 水泥+黏土（如高嶺土等） | 主要針對微細裂隙 | 孔隙裂隙發育差的注漿目的層 |
水泥-水玻璃漿 | 水泥+水玻璃 | 結石體強度高，抗滲性好，穩定性差 | 用於快速堵水和臨時性工程 |
水泥+粉煤灰漿 | 水泥+細沙（粉煤灰） | 強度高，膠凝速度慢，流速低 | 孔隙裂隙較大的注漿目的層 |
材料原理
KEP水化產物是矽-鋁-氧以共價鍵結合的非結晶、半結晶體，三維網路多孔陶瓷體，故耐酸、耐鹼、耐高溫、耐水化
學腐蝕、抗碳化性能強，其漿液固結體具有 持續彈塑性體（Keep Elastic Plastic KEP）的物理特性。
功能套用
1.採煤層底板大面積注漿改造（底板含水層區域治理）、井巷突水搶險注漿
2.煤柱加固注漿、井巷帷幕注漿
3.採空區充填注漿，上覆岩離層帶減沉充填注漿
4.井巷噴射混凝土支護
5.煤柱防漏風、防滅火、加固注漿
6.軟土地基加固（攪拌樁、旋噴樁、地下室自流平充填、城市綜合管廊肥槽自流平充填、管道U型底槽、海洋灘涂超軟土快速加固、免燒結磚/輕質牆板/屋面自流平保溫層）
7.道路路面工程、道路基層非開挖快速加固、道路水穩層，城鎮、鄉村路面工程
產品特點
1.KEP新型材料生產的原料均由各種固廢處理加工而來，可以高效的消耗大量消納固體廢物，可為礦山企業顯著降低採礦成本，節省環保稅，獲得財政補貼，節省土地資源。
2.KEP新型材料環保無公害，抗腐蝕性高。生產過程無煅燒、無排污。由於特殊的結構性，可有效的固定住原固廢中的各種重金屬離子。
3.KEP新型材料有雙電層效應，相比水泥漿，無論在靜水還是在動水中都可以有效的防止潰散。相比傳統的水泥漿注漿材料，可有效的阻水堵水。
4.KEP新型材料具有彈塑性體力學特性，經機構檢測，同齡期條件下，KEP極限抗剪強度高於水泥基注漿材料，因此，KEP堵水性能遠高於水泥基注漿材料。
5.KEP新型材料成型後，漿液固結後的體積為注漿體積的99%。相比水泥漿固結後只有70%，大大降低注漿需求總量。同時對比其他同功能產品成本低，間接降低工程成本。
符合標準
1.《土壤固化劑套用技術標準》CJJ/T286-2018
2.《煤層底板面上探查治理工程施工規範》(中國礦業聯合會團體標準)T/CMAS0001-2019；
3.《煤層底板面上探查治理工程質量驗收規範》(中國礦業聯合會團體標準)T/CMAS0002-2019；
4. KEP注漿漿液檢測報告 （2019）檢字 岩土類第050321號
