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封孔材料用量怎么算?单孔水泥用量、水灰比与损耗

去年冬天在贵州一个矿上,材料员按”一个孔两袋水泥”备的料,60 个孔封到第 40 个就见底了,剩下 20 个孔停了三天等料。后来一盘账才发现,他们那个孔封孔段 9 米、Φ113 的孔,两袋 50 公斤根本不够。

封孔材料用量这事不复杂,就是几个几何量乘一下。但系数错一个,差出来的就是几吨水泥和一个班的工期。

先算环空,别按整个孔算

第一步最容易错:拿钻孔体积当浆液量。钻孔是实心圆柱,浆液填的只是封孔器外壁和孔壁之间那一圈环空。按整个孔算,能多算出三四倍,料备得堆仓库,最后受潮结块。

环空体积的算法:

V = π/4 × (D² - d²) × L × K

  • D 钻孔直径(米),按实测孔径取,不按钻头标称值;
  • d 封孔器外径(米);
  • L 封孔段长度(米);
  • K 充盈系数,常规取 1.2–1.5,破碎带、构造影响带取 1.8–2.0。

举个实数:Φ90 孔配 Φ75 封孔器,封孔段 8 米。π/4×(0.09²-0.075²)=0.00194 平方米,乘 8 米是 15.5 升,充盈系数取 1.3,实际备浆 20 升。这个量比大部分人凭感觉估的要少。

浆液量换算水泥,要过水灰比这道关

水灰比 0.8,指的是水:水泥=0.8:1(质量比)。1 公斤水泥加 0.8 公斤水,出 1.8 公斤浆液,这种浆液密度大概 1.60–1.65 吨/立方米。

20 升浆液=0.02×1600=32 公斤,水泥=32÷1.8≈17.8 公斤。也就是 Φ90 孔、8 米封孔段,一个孔 18 公斤水泥,一袋 50 公斤能封不到三个孔。

水灰比不是随手定的:

  • 0.5–0.6 的稠浆,强度高、析水少,泵送阻力大,适合短孔和上行孔;
  • 0.7–0.8 最常用,可泵性和强度兼顾;
  • 0.9 以上的稀浆好泵,但析水多、干缩大,封孔段容易留收缩缝,后期就是漏气通道。

常用孔径的单孔用量表

钻孔直径封孔器外径封孔段实备浆液水泥(P.O42.5)
Φ75Φ606 米约 12 升约 11 公斤
Φ90Φ758 米约 20 升约 18 公斤
Φ113Φ9010 米约 48 升约 42 公斤
Φ133Φ11012 米约 68 升约 61 公斤

表里按充盈系数 1.3、水灰比 0.8 算的。实际孔径普遍比钻头标称大 1–3 毫米,如果孔打出来偏大,或者孔壁有垮落,把充盈系数往 1.6 上调,别硬按表走。

还有一处容易漏:封孔器外径选大一级,环空面积就小一截,浆液用量跟着掉。Φ90 孔配 Φ75 和配 Φ80 的封孔器,同样 8 米封孔段,浆液量能差三成。外径怎么定,看封孔器外径与钻孔匹配,定完外径再回来算用量。

损耗这块,宁可多备两成

纸面量只是理论值,现场还有三块跑不掉:

  • 管路残浆:注浆软管越长残浆越多,二三十米的管子,每个孔残留 1.5–3 升,这一段是纯损耗;
  • 漏浆:孔口封堵不严、囊袋没贴实,浆液从缝里返出来,破碎带一个孔漏掉两三成不稀奇;
  • 清洗和试泵:每班开头试泵、收工冲洗,都要用浆或者用水,水混进浆里就废了。

所以备料按理论量的 1.15–1.2 倍走。整批孔一次备齐,但水泥别一次全拆袋,井下潮气重,拆开的水泥三个小时就开始结块,结块的水泥过泵就是堵管。

算完用量,还要看注浆能不能跟上

有的矿料备够了,泵跟不上:一个孔 40 多升浆液,小排量泵打十几分钟,一个班封不了几个孔。Φ113 以上的孔,建议配排量 20 升/分钟以上的泵,具体怎么选可以看气动注浆泵的选型这一篇。

另外,用量算得再准,浆液配比和封孔工艺不对也白搭。囊袋式封孔和水泥注浆封孔在用料逻辑上不完全一样,两者差别在囊袋式与水泥注浆对比里讲过;施工顺序按两堵一注施工流程走,料才不会浪费在返工上。少打一截料、封孔段没充满,最后就是整个孔重封,返工还是补浆的判断见封孔返工怎么处理。

河南滨远机械的封孔器出厂都带单孔参考用量,按你的孔径和封孔段长度报一下,可以照实际工况再核一遍数。

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