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冬季封孔施工:浆液受冻、囊袋变硬,这几件事得提前做

每年十一月中下旬开始,晋陕蒙一带的矿上就要开始跟低温较劲了。地面夜班零下十五度是常事,井口有暖风还好,从料场到井下的这一段,浆液、水管、囊袋都在挨冻。

夏天封孔很顺的班组,到了冬天经常出状况:同一批封孔器、同样的配比,注浆压力上不去,或者干脆浆液在管里就不动了。多数不是手艺问题,是温度把材料性能改了。

水泥浆在低温下会变”懒”

封孔用的水泥浆,凝结靠的是水化反应,反应速度跟温度强相关。浆液温度从 20℃ 掉到 5℃,初凝时间可能从四五个小时拖到十几个小时,早期强度起来得更慢。这时候如果急着接抽采,负压一抽,浆体还没硬,直接被吸出微裂缝,封孔段就虚了。

温度再低,浆液里的自由水开始结冰。水结冰体积膨胀约 9%,这个膨胀发生在浆体内部,会把还没成型的水泥石结构撑裂。等冰化了,留下的是一堆蜂窝状的空隙,看着封住了,实际到处是渗漏通道。这种损失是不可逆的,回温也救不回来。

所以冬季拌浆,水温要控制。用温水,但别用开水。水温超过 60℃ 直接倒进水泥里,容易出现假凝——浆液看着稠了,其实没水化,后面强度反而更低。实际操作上,水温 30 到 40℃ 比较稳妥,摸着烫手但能下手,这个温度差不多。

囊袋橡胶也会变硬

囊袋式封孔器的囊袋是橡胶件,低温下硬度上升、弹性下降。常温下能膨胀到贴紧孔壁的,零下几度的时候可能膨胀不到位,或者膨胀过程中出现细微裂纹。

井下温度一般比地面高,问题主要出在运输和暂存环节。封孔器从地面料场拉到井下,如果装在没保温的矿车里走上一个小时,囊袋温度能接近环境温度。到工作面直接下管,囊袋是硬的状态,膨胀时受力不均,靠孔口那一侧容易被挤变形。

做法不复杂:冬天封孔器提前一班运到井下,放在工作面附近有暖风的地方缓一缓,别到了就下。这一条听起来啰嗦,但能省下不少返工。

管路冻堵比想象中常见

注浆管路在冬天最容易出问题。上一班注完浆,管内壁挂着一层浆,没冲干净,夜里温度一降,这层浆冻成硬壳,下一班加压时压力表蹭蹭往上走,浆液却下不去。有人一看压力高,以为封住了,其实是堵在管里。

所以冬季每次注浆结束,必须用清水把管路和注浆泵过一遍,把残浆顶出去。吹扫的水别留在管里,有条件用压风再吹一下。管接头拆开晾干,别带着水过夜。

泵也得照顾。活塞、密封圈在低温下发硬,密封不住,压力就上不去。注浆泵在井下停放时尽量放在避风处,开机前空转几分钟让油温起来,别一上来就打高压。

几个现场常用的小办法

  • 浆液随拌随用。冬天浆液停放超过一小时,表面就开始结皮,结皮的浆千万别再加水搅一搅接着用,强度已经废了。
  • 拌浆用水量比夏天略减。低温下浆液流动性差,有人习惯多加水,水灰比一高,强度掉得更厉害,还容易离析。水灰比控制在 0.7 到 0.8 之间,宁稠勿稀。
  • 注浆压力别一味往上顶。冬天浆液黏度大,同样压力下流量小,压力表读数偏高是正常的,别拿夏天的经验判断封没封住。看返浆、看压力稳定后的保压情况更可靠。
  • 封孔段上方做好保温。有些矿在孔口附近挂挡风布,成本很低,效果比想象的好。

冬季施工最该盯的是养护

夏天注完浆四五个小时就能接抽,冬天得往后拖。具体多久,看浆体温度和孔内温度,一般要保证浆体达到初凝再接管,急不得。有的队为了赶进度,注完两小时就接抽采管,负压一上,浆液顺着裂隙跑,浓度一直上不来,最后还是得按验收标准返工。

说句实在话,冬季封孔出的问题,九成不是技术难题,是图省事省出来的:水用凉的、管不冲、封孔器到了就下、养护时间压缩。两堵一注的施工流程在冬天一步都不能少,只是每一步都要多留点时间。

冬天出问题的往往不只是浆液,气动注浆泵的气路一样怕冻,气管里的水一结冰,泵直接卡死,处理办法见气动注浆泵选型与维护;低温下材料本身的凝固时间也在变,选材时对照四种封孔材料的适用边界。

河南滨远机械的囊袋式封孔器在低温环境下做过膨胀试验,零下十度静置后仍能正常膨胀,但前提是别在冻硬的状态下直接受压。有冬季施工需求的矿,可以提前说一下使用环境温度,配囊袋料时会注意。

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