一、实施背景：
枣泉煤矿的地质条件复杂，具有“四大一多一高”（煤层倾角大、地应力大、采后动压大、防灭火压力大，断层多，地温高）的地质特点，受地质条件影响，近几年来，我矿回采工作面顶板管理难度不断加大，风机两巷顶板下沉、底鼓、帮鼓现象严重，断层增多。如我队140203综采工作面，工作面回风巷受采动影响，顶板破碎、帮鼓、底鼓现象严重，机尾顶板管控难度增大，除了日常的一些维护工作外，每天还需要对顶板破碎处进行注浆加固处理。
装置发明前，工作面机尾顶板注浆维护时均采用人工将注浆料从风巷超前外拉运至机尾注浆地点进行加注的方式。每班需要专门派十几个人，不停的从风巷超前外向工作面机尾注浆处拉运注浆料加固顶板。单人单次拉运最远距离长达120米，每桶注浆料平均重量为25Kg，单人单次最多拉运2桶注浆料，并且还要将注完的注浆料空桶拉运至超前外回收，正常每人拉运一趟注浆料需要花费20分钟左右的时间。但工作面回风巷超前顶板压力大、巷道变形严重，高度低、行人空间狭小，人员要爬行拉运，所花费的时间会更多，人员来回通过变形严重的巷道时，危险系数也会增加。
每班十几个人专职不停拉运注浆料，此种注浆方法既大大的耗费人工、增加员工劳动强度与危险系数，又严重影响注浆维护顶板的速度，导致注浆效率降低，顶板得不到及时有效的维护。
二、方案提出：
140203综采工作面机尾顶板破碎处注浆加固维护是我队长期持续进行的一项重点工作，针对此种问题情况，装置发明人翟文提出设计方案，不使用人工拉运注浆料，通过相关设备，利用管路把浆液从风巷超前外打运至工作面注浆维护地点进行加注，一是节省劳动力、减轻员工劳动强度，增大安全系数；二是可以加快注浆速度，提高注浆效率。
根据发明人翟文提出的设计方案，成立技术攻关小组，开始着手实施。
最终筛选出两种方案：
一是利用电动泵配合胶管打运浆液；
二是利用气动隔膜泵（风泵）配合胶管打运浆液。
三、方案确定：
（一）、使用电动泵作为动力源：
1、投入设备、配件较多，需加设开关、电缆等，系统过于复杂，使用过程中出现故障率较高，不易操作。
2、注浆料带有一定的腐蚀性，长时间使用会损坏设备，损坏后无法修复。
3、流量不可调。
4、由于注浆料粘度较高，使用电泵打运效果不理想，经常被注浆料淤堵，影响注浆效率。
5、电动泵损坏后更换较麻烦，重新接线时间长。
（二）、使用气动隔膜泵作为动力源：
1、气动隔膜泵靠压缩空气作动力，长时间工作泵不会过热损坏。
2、气动隔膜泵为容积式工作且进口为球阀，所以不容易被堵塞。
3、流量可调节，可以在物料出口处加装截止阀来调节流量。
4、可以空运行，而不会损坏设备。
5、可以输送的流体极为广泛，从低粘度的到高粘度的，从腐蚀性的到粘稠的。
6、没有复杂的控制系统，没有电缆、开关、按钮等。
7、损坏后更换简单，只需重新连接三趟管路即可。
8、体积小、重量轻，便于移动。
9、无需润滑所以维修简便。
结论：经过两种方案的对比，最后决定在风巷超前外，使用气动隔膜泵（风泵）配合φ25*20m的胶管，利用气压通过胶管将浆液打运至工作面作业地点。
四、使用设备及作用：
1、注浆料集中桶。利用乳化液空桶改装加工成注浆料集中桶，将注浆料集中倒在桶内储存，方便加注。
2、气动隔膜泵。动力源，通过气压作业将注浆料集中桶内的浆液吸入并从排料口排出。
3、KJ25*20m高压胶管。传输介质，将气动隔膜泵打出的浆液运送至注浆地点（运送距离可根据铺设胶管长度随意设定）。
4、注浆泵。将通过气动隔膜泵和高压胶管打运过来的浆液加注至煤层内加固顶板。
五、成果改进：
1、装置初步投入使用后，初期使用效果比较良好，但是由于黑桶注浆料比较粘稠，且易与水和空气发生反应造成凝固，经常堵塞输送浆液的φ25高压胶管，堵塞后排查困难，且只能整根进行更换，更换处理时间长，堵塞的胶管也无法再次进行复用，装置使用过程中堵塞胶管现象相当的频繁，造成胶管大量的更换，浪费胶管且影响注浆效率。
针对此种问题，技术小组人员集中商讨解决方法，决定使用内径更大的φ32mm塑料软管代替φ25高压胶管来作为黑桶注浆料的传输介质。
经实际使用发现，使用塑料软管运送黑桶浆液偶尔也会发生淤堵管路的现象，但由于塑料软管是柔软透明的，管路淤堵位置便于排查和处理，只需将淤堵处的软管割除，再用直通连接即可，处理管路淤堵速度快，效率高，不发生大量的管路浪费，节省处理时间和材料费。
2、因为浆液是化学制剂且粘度高，注浆工作结束后如果不对管路进行冲洗，管路内残存的浆液会附着在管路内壁上，时间长了浆液会凝固堵塞管路。浆液易与水发生反应凝固，用水冲洗管路更容易造成管路堵塞，对于这一问题，技术小组也得出了解决办法。经过反复的试验探索，发现使用齿轮油冲洗管路不但不会与浆液产生反应堵塞管路还能有效冲洗管路。为了避免油脂的浪费，决定使用废旧齿轮油进行冲洗管路，每次只需1桶（25Kg），不影响冲洗效果。
现场实施效果图：
六、实施成效：
1、降低员工劳动强度：
使用风动管路长距离运送浆液装置打运注浆料后，每班就不需要利用大量人工往复拉运注浆料，避免了员工加班延点，大大减轻员工的劳动强度。
2.减少用工数：
之前使用人工拉运注浆料，每班需派十几人专门不停进行拉运注浆料，浪费劳动力；使用风动管路长距离运送浆液装置后，打运黑、蓝两种注浆料只需要2人即可（1人拉料回收空桶，1人向注浆料集中桶内倒浆液）。
3、提高注浆效率：
使用此装置前，人工拉运每班注浆量在160桶（4吨）左右。使用此装置后，运送浆液的速度变快、效率变高，每班注浆量最高可达600桶（15吨）之多，大大缩短了职工工作时间，提高了工作效率。
4、减少危险系数：
受地质条件影响，我矿综采工作面回风巷超前顶板压力大，巷道顶板下沉、底鼓、帮鼓现象严重，巷道高度低、行人空间狭小。未使用此装置之前，人员要爬行通过回风巷巷道变形段拉运注浆量，人员来回通过变形严重的巷道时，危险系数也会增加。使用此装置后，消除了此现象，减少了员工的危险系数，避免发生人身事故。
七、应用推广：
1、内部推广：
风动管路长距离运送浆液装置在我矿140203综采工作面正常投入使用后，取得了显著的成效。之后其余两个综采工作面也纷纷推广使用，取得了很大的效果，收益颇多，极大地提高了职工的安全系数和幸福指数。
2、外部推广：
风动管路长距离运送浆液装置在我矿综采工作面的成功使用，也受到了兄弟单位的认可，比如工作面同样需要注浆加固维护的石槽村煤矿、羊场湾煤矿、任家庄煤矿以及乌海能源公司的老石旦煤矿等，都相继前来我矿深入现场实际考察学习，并将此套装置进行推广，在各个矿内陆续投入使用。
八、产生效益：
（一）、经济效益：
（二）节省用工数：使用此装置后，按天早班可节约15人计算，每人劳务费为220元，每月可节省员工劳务费：30×15×220=99，000元；每年可节省劳务费共计：12×99，000=118，800元。
（三）、社会效益：
1、减轻员工劳动强度，提高员工幸福指数：使用此装置后，员工的劳动强度大大降低，使员工的身体和心理都得到慰抚，有助于区队稳定。
2、提高注浆效率，有助于维护顶板：注浆效率大大提高，顶板维护所花费的时间减少，有利于顶板控制，避免顶板由于长时间得不到维护而发生冒顶事故，大大提高了安全系数，减少安全事故的发生。
3、减少危险系数：之前利用人工来回拉运注浆料经常通过变形严重的巷道，员工安全得不到保证，危险系数会增加。使用此装置后，不再使用人工拉运，减少了员工的危险系数，避免发生人身事故。
随着顶板注浆维护工作的持续进行，此装置所带来的经济和社会效益还在不断增加。
作者简介：第一作者：韩秀斌，男，汉族，陕西横山，大学本科，助理工程师，煤矿开采。
第二作者：李响，男，汉族，辽宁锦州，大学本科，工程师，煤矿开采。
论文作者:韩秀斌1,李响2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：注浆论文; 浆液论文; 顶板论文; 管路论文; 工作面论文; 装置论文; 胶管论文; 《电力设备》2019年第4期论文;