煤矿注浆堵水

2024-06-21

煤矿注浆堵水（精选5篇）

篇1：煤矿注浆堵水

引汉济渭调水工程是针对关中地区缺水问题提出的省内南水北调工程的骨干调水线路，也是陕西省委、x政府提出的“两引八库”重点水源工程之一，该项工程地跨黄河、长江两大流域，穿越秦岭屏障，主要由黄金峡水利枢纽、秦岭输水隧洞和三河口水利枢纽等三大部分组成。本工程项目所担负的隧洞段地处西安水源地上游敏感位置为引汉济渭秦岭输水隧道的越岭段，是决定整体工期的关键线路，隧洞处于中等富水区，预测涌水量较大，渗漏水现象比较严重，分布有较多的断层破碎带及影响段，断裂构造纵横交错，裂隙发育，同时原生层理也发育，各种成因的节理、裂隙互相切割成网络状，构造作用强烈，岩体裂隙贯通性强，这些因素的地段将会给隧道施工各工序及水处理带来较大困难。因此，为确保施工安全进度，在裂隙发育、渗漏水情况较严重、围岩稳定性较差的部分地段设计采取洞内注浆堵水加固技术，来降低围岩的渗透系数，提高围岩自稳能力，确保隧洞建设与运营的安全。

1 工程概况

引汉济渭工程中秦岭输水隧洞全长 98. 30km，处于秦岭岭北中低山区，围岩为角闪石英片岩、千枚岩夹角闪石英片岩，微风化～未风化，受地质构造影响较重～严重，节理裂隙较发育～发育，呈块状及中厚层状结构，隧洞埋深为 350 ～ 700m( 属深埋越岭隧洞) ，角闪石英片岩以Ⅲ类围岩为主，fk= 800kPa; 千枚岩以Ⅳ类围岩为主，fk= 700kPa。本区域内断层带主要物质为碎裂岩、糜棱岩、断层角砾，Ⅴ 类围岩，fk= 300 ～500kPa。施工中在断层带可能产生围岩失稳、突然涌水; 在炭质千枚岩分布带局部可能产生坍塌变形。在引水隧洞穿越富水标段过程中，洞壁与掌子面出现的滴水、渗水现象均较为严重，甚至在局部洞内壁出现小股水流。

目前，本段日常涌水量约 7000m3/ d，其中下游主要涌水里程段分别为 K66 + 280 ～ K66 + 290( 涌水量约 500m3/ d) 、K66 + 529. 5 ～ K66 + 544. 5 ( 涌水量约m3/ d) 、K66 + 710 ～ K66 + 730( 涌水量约 2800m3/d) ; 上游主要涌水里程段分别为 K64 + 880 ～ K64 +860( 涌水量约 300m3/ d) 、K64 + 690 ～ K64 + 680( 涌水量约 200m3/ d ) 、K64 + 640 ～ K64 + 630 ( 涌水量约320m3/d) 、及 K64 + 500 ～ K64 + 350( 涌水量约 500m3/d) ，预测隧洞可能出现的最大涌水量 32040m3/ d。裂隙水非常发育，并呈长流水状况，对施工造成严重干扰，尤其是该隧洞处于水资源保护地，为尽可能减少涌水量，实施堵水注浆加固施工。

2 注浆堵水加固设计

2. 1 设计原则

本段堵水为施工期注浆堵水加固，主要是实现减少隧洞涌水量，保证隧道人员及机械设备安全，并且对于保护水资源环境意义重大。基于对此洞段地下涌水特征分析，属于较大水量出水口且具有承压力的地下水封堵，张性节理较多，且平行发育，沿张性节理分布的裂隙走向范围较广，再结合此洞段的锚喷支护型式，综合考虑确定此洞段堵水注浆的布孔形式及孔深。

2. 2 设计参数

2. 2. 1 注浆孔布置堵水注浆孔布置根据不同里程段涌水形式、出水点位置及涌水量大小分别制定设计参数，里程段 K66+ 529. 5 ～ K66 + 544. 5、K66 + 710 ～ K66 + 730( 边墙及洞底均有出水点) 采用间排距 2. 2m × 1. 5m 均匀布孔方式( 图 1) ; K64 +880 ～ K66 +860、K64 +690 ～ K64 +680、K64 + 640 ～ K64 + 630 及 K66 + 280 ～ K66 + 290( 边墙局部有出水点) 采用间距1. 0m ×1. 0m 出水孔周边加密布置; K64 +500 ～ K64 +350( 拱墙大面积渗水)采用 3. 0m ×1. 5m 拱墙均匀布控方式( 图 2) ，注浆孔呈梅花型布置，孔向呈放射状，并在漏水部位适当加密注浆孔; 通过对主孔进行压水试验，在裂隙走向和倾向比较明确的情况下，根据裂隙结构面走向、产状位置有针对性的布孔，使钻孔尽量与裂隙面斜向相交。【图略】

2. 2. 2 孔深设计一般情况下径向注浆孔 5. 0m，顶水注浆孔 8. 0m，集中出水点 0. 5m 范围内加密注浆孔，加密径向注浆孔 3. 5m; 孔径 50mm。在实际施工中根据孔位的不同并通过现场试验进行合理的调整，以确保堵水注浆效果。

2. 2. 3 注浆压力设计按测定的主出水孔压力 1. 5MPa，或根据现场实际情况在出水孔压力 1. 5MPa 的状况下适当加大注浆压力，具体数值根据现场试验最终确定合理的注浆压力经验值。

篇2：煤矿注浆堵水

3. 1 钻孔方式及方法

3. 1. 1 布孔方式先根据现场潮湿的洞壁面，确定系统堵水注浆孔布设的范围，然后利用卷尺按 2. 2m × 1. 5m 的间排距进行等距布孔( 或根据现场施工需要合理调整孔间排距) ，绘出注浆孔布置图，依据环序原则施工。在靠近主裂隙附近的钻孔孔向斜向钻孔，使其与主裂隙斜向相交。

3. 1. 2 钻孔方法从下游向上游方向钻孔，一次性成孔，钻孔孔径?50mm，在钻孔后埋设模袋塞。

3. 2 注浆施工工艺

3. 2. 1 注浆材料采用 525 号普通硅酸盐水泥－水玻璃双液浆注浆、水玻璃及化学控制液( 水性聚氨酯) 等，串浆的裂隙表面采用快速堵漏剂( 速凝水不漏或锚固剂) ; 当在注浆过程中出现特殊情况时应结合水泥－化学控制双液( 水性聚氨酯) 等。

3. 2. 2 注浆方法根据实际情况，通过定位地质钻孔、清孔，安装孔口管，注浆机高速搅拌双液浆并由注浆泵加压注注，注浆材料采用普通硅酸盐水泥－水玻璃注注、水泥－化学控制液( 水性聚氨酯) 双液注注等综合的注浆方法。

一次性造孔至设计孔深，分排分序纯压式或循环式注浆。现场采用由下向上，由外向内，先单环再双环，环内先单数孔再双数孔逐渐加密原则进行施工，并先注底部孔，再注顶部孔。采用一次成孔、孔口卡塞( 模袋或水压塞) 一次注浆，注浆方法采用纯压式。

3. 2. 3 注浆浆液水灰比和变浆标准( 1) 水灰比。注浆水灰比拟采用 1. 5: 1、1: 1、0. 8: 1、0. 5: 1 二个比级，开注水灰比采用 1. 5: 1，浆液浓度由稀到浓逐级变化。钻孔冲洗过程中如果发现串浆冒浆现象，可采用较低级的`浓浆注浆，并采用降压、限流、间歇注浆等措施，再无效时则加入 3% ～ 10% 的水玻璃等技术措施。( 2) 浆液变换标准。当注浆压力保持不变，注入率持续减少时，和注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比; 当某级浆液注入量大于 30L/min 或注入量已达 300L 以上或注浆时间已大于 30min，而注浆压力和注入率均无改变或改变不显着时，应改浓一级水灰比。

3. 2. 4 注浆结束标准注浆结束标准暂定为: 根据工地施工实际情况会同监理工程师确定或在注浆段设计压力下，当注入率不大于 1L/min 后，继续注注 10min，可结束注浆。

3. 2. 5 注浆效果检验采用堵水注浆前对流量测试方法，对注浆后的流量进行测定。每 30m 长渗漏水洞段在堵水注浆完成后，残余渗漏水总量不大于 3L/S，单点集中出水点不大于 0. 5L/S，从而满足隧洞锚喷支护或混凝土衬砌施工条件和施工质量。

3. 2. 6 注浆孔封孔( 1) 注浆工作完成后及时封孔，对于未漏水的孔与小流量孔时可在封孔前排除孔内稀浆，将孔内污物冲洗干净; 堵水注浆封孔应采用“全孔注浆封孔法”; 封孔材料采用水泥浆或水泥砂浆，水泥浆的水灰比不大于 0. 5: 1。( 2) 如使用模袋塞注浆，在注浆达到结束标准后关闭闸阀进行闭浆，直到压力归零，孔口无返浆为止。

3. 3 特殊情况处理

3. 3. 1 串浆处理在注浆过程中，为防止浆液从其它钻孔内流出，采取如下措施:

( 1) 适当地增长相邻两个次序孔先后施工的间隔时间，使前一次序孔注注的浆液基本上已经凝固后，再开始后一次序孔的钻注工作，防止新注入的浆液前期已注入到裂隙中的浆液结石冲开一条通路由已注的或其它钻孔中串出。

( 2) 当串浆孔为正在钻进钻孔时，应立即停钻，在串浆孔内漏浆处以上部位安设注浆塞，堵塞严密，在注浆孔中依据施工技术要求正常地进行注浆，待注浆结束后，串浆孔间恢复正常钻进。

3. 3. 2 漏浆孔段的处理发生大量漏浆，一般可按下述原则进行处理:

( 1) 降低注浆压力。用低压甚至用自流式注浆，待裂隙逐渐充满足注浆，降低流动性后，再逐渐升高压力，按正常的施工要求进行注浆。

( 2) 增大浆液浓度。使用浓度大的浆液，或使用掺加细砂的浓浆注注，降低浆液的流动性，同时再适当地降低压力，可以限制浆液的流动范围。

( 3) 间歇注浆。注浆过程中，每连续注注一定时间，或在注入一定数量的干料后，就暂时停注，待凝一定时间，而后再注，这种有目的时注时停的注浆就是间歇注浆。

4 材料设备及人员配置

合理的资源配置能提高隧洞渗、漏水治理的效率，同时还能节省部分材料消耗、降低施工成本及时间。

4. 1 人员配置

本次堵水注浆人员安排: 管理人员 4 人，技术工人12 人，根据工程量及工期需要，人员可随时增加，以满足工程需要。

4. 2 材料及设备配置

根据现场实际需要配备材料及设备，以满足堵水注浆施工，堵水注浆施工主要设备材料配置见表 1 和表 2 所示。【表1-2】

5 结语

在输水隧洞开挖过程期间，采用注浆堵水加固技术可对裂隙发育、洞壁与掌子面出现的滴水、渗水现象较为严重的破碎围岩进行加固处理，经过注浆堵水加固处理后的隧洞段，可减少地下水排放量、降低渗水率，能有效防治隧洞穿越不良岩层时出现突水塌方等地质灾害，提高围岩自稳能力，确保其施工人员及隧洞建设与运营的安全。

秦岭段输水隧洞注浆堵水加固实践表明，下游主要涌水里程段 K66 + 280 ～ K66 + 290、K66 + 529. 5 ～K66 + 544. 5、K66 + 529. 5 ～ K66 + 544. 5、K66 + 710 ～K66 + 730 段、上游主要涌水里程段 K64 + 880 ～ K64 +860、K64 + 690 ～ K64 + 680、K64 + 640 ～ K64 + 630 和K64 + 500 ～ K64 + 350 段，在未注浆前地下水的总流量预计达到 32040m3/ d，采用以上方法注浆后，地下水的总流量降低至设计要求，止水效率达到 92%，收到了预期的效果。

参考文献

［1］钟放平，唐卫华 . 预注浆堵水技术在青山岗隧道施工中的应用［J］．中国公路工程，，32( 2) : 121 －123．

［2］邓仁清 . 高压富水隧道注浆堵水施工技术及应用［J］．地下空间与工程学报，，2( 2) : 263 －266．

［3］ SL 62 －94，水工建筑物水泥灌浆规范［S］．

［4］王国际 . 注浆技术理论与实践［M］. 徐州: 中国矿业大学出版社，2000: 350 －397．

［5］李春，吕言新，李丰果，张彦奇 . 高压富水岩溶区特长隧道注浆堵水综合技术研究［J］．中国矿山工程，，40( 5) : 55 －59．

篇3：煤矿井下注浆堵水技术探析

在复杂地质条件下, 井下工作常发生突发水灾的危险, 增加了井下排水量, 对井下作业人员的人身安全造成严重的威胁;企业中对于突发水害得地质灾难, 需要根据固有水文条件和地质条件, 与钻探技术和物探技术相结合, 进而进行注浆堵水工作, 该技术在很大程度上提高了施工效率;但由于企业在开采中受资金不足或施工措施不先进等因素制约, 导致井下的防水工作仍然不到位的地方, 因此企业需要在综合分析矿井水文地质条件的基础上, 全面考虑矿井堵水的诸多因素, 为矿井防治水工作提供依据。

1 实施煤矿井下注浆堵水技术的可行性与必要性

1.1 水灾发生的主要原因

在煤矿井下施工中常见的问题是水害灾害, 为加速煤矿开采需要不断深入到地下水埋藏地方, 但开采企业无视相应的防治措施, 导致水害的发生, 不仅会降低煤矿开采的效率还会引发安全事故, 对人们的财产安全造成重大损失;造成水灾的最主要原因是不良钻孔或矿压破坏引起的, 当每层底板松动时, 容易破坏其导水带, 给水灾的防治带来很大困难, 在井下采矿时, 容易引起突发性水灾, 导致严重的水害现象, 影响整个采矿的安全进行。

1.2 井下注浆堵水的必要性

根据矿井下水文地质的不同状况, 井下突水点都备有详细的数据资料, 这不仅为煤矿井下突水注浆堵水提供数据依据, 而且对煤矿井下注浆堵水的改造提供便利, 减少注浆费用, 还为注浆提供理想充填效果, 因此, 对煤矿井下注浆堵水提供强有力的支持。在煤矿井下开采中回采顶层工作面, 若出现较大的突水情况时, 在工作面放弃回采, 会直接损失剩余的煤炭储量, 但目前随着煤矿井下注浆堵水技术的应用, 不断进行回采工作, 使得煤炭储量向可采储量转变, 由于突水点较多容易淹没巷道, 常导致难以运输, 在应用井下注浆技术后, 不断改进井下回采工作, 合理利用报损资源, 减少资源的浪费, 通过注浆堵水技术才能得到改善。

2 煤矿井下注浆堵水技术

为实现有效防治地下水, 在施工时需要根据具体情况, 采取相应的技术措施, 对每个环节水害的防治需要结合煤矿井下开采的实际应用, 实施矿井下注浆堵水技术不仅提高了井下的排水能力和抵抗水灾的能力, 也可以及时应对随时突变的大量涌水, 把握防治水技术的关键点。

2.1 堵漏技术

为防止水害的发生, 矿井下作业需要提前掌握井下具体情况, 勘察时需要注意井下作业区域内的含水层、冲击层等的具体位置, 查明地表水的分布和分析防治水灾的关键;当漏水和涌水的发生在想到掘进工作面时, 借助出水通道直接通过凝胶材料或水泥实施注浆, 该技术具有时间短、封堵效果显著等优点, 可以从源头上预测将会发生的隐患, 提早采取防止水灾措施, 因此该技术被广泛应用于井巷注浆堵水等领域。

2.2 勘探和探水技术

在煤矿井下作业之前, 为防止水灾发生, 需要提前掌握煤矿井下的具体情况, 把握井下含水层、隔水层等含水情况, 通过全面掌握井下信息, 有利于更好的制定开采计划, 确保煤矿开采安全;在存在突水情况发生的区域, 由于受到勘探技术的限制, 因此具体工作可以通过采用超前钻探技术, 探明水源具体位置、水压等相关信息, 预测可能发生的危害, 提前采取有效处理措施, 实现对水灾的防治。

2.3 截水技术

在井下作业中, 根据煤矿采煤区实际情况, 当该区域不适合运用疏放水措施后可以运用截水技术进行, 主要通过设置防水墙、防水闸门和防水煤柱等措施进行, 建立截水设施, 有效防治水源的涌入, 预防瓦斯和火灾的发生, 保证整个煤矿开采的安全有序进行。

2.4 注浆堵水

注浆堵水技术在施工的时候, 通过钻孔将堵水材料压入地层裂隙、溶洞或者断层破碎带, 利用浆液本身的材料特性, 将空隙和孔洞填堵, 实现堵住涌水道的目的, 达到防治水源与工作而接触, 预防水害发生的目的。由于该技术直接将水源的涌水渠道封堵, 在具体应用中取得良好的效果, 在实际工作得到越来越多地运用。

2.5 工作面注浆技术

煤矿井巷掘进到达导水断层和含水层之前, 暂停施工, 借助不透水层充当防护, 在工作面进行打钻和注浆, 对导水管的缝隙进行封堵, 该技术结合岩层的裂隙情况, 借助水炮眼注浆, 实现理想直观注浆效果, 但由于施工作业条件差, 施工现场狭窄等缺陷, 会对施工装置尺寸造成一定的制约影响, 其注浆技术与地面注浆技术大体相同。

3 实施效果

3.1 建立应急处理系统

为防止水害工作落实到位, 需要建立应急处理机制, 根据井下水害的不同类型, 建立水害应急处理机制, 成立抢险组、专业组和救援组等, 明确各个部门成员的职责, 煤矿作业中一旦出现水害, 可以及时组织工作人员第一时间撤离水灾现场, 在确定好水灾形成原因后明确水灾具体表现形式, 并及时组织专业人员分析水害形成原因, 采取有效防治措施, 将水灾事故控制在最小的范围内。

3.2 严格操作流程

煤矿井下为达到预期治水效果, 在采取措施的同时要做好施工工作, 保障井下作业安全, 在施工前对施工人员进行专业培训、落实施工现场制度, 加强对存在安全隐患区域的检查、采取提前预防措施, 杜绝工作人员违规操作, 避免由于不当操作引起的安全事故;在井下封堵突水点时, 充填大量注浆, 可以减少矿井排水, 节省资源, 为建设高效高产的安全保障系统提供支持。

4 结束语

在治理煤矿井下突水水灾时, 借助有效地质条件和水文条件, 实施井下注浆技术, 对煤层地板含水层进行加固处理, 达到降低地下水流量的目的, 因此, 井下注浆技术不仅能实现封水效果, 还能实现经济效益, 为矿山治理水灾提供一定的技术支持。

参考文献

[1]郑保川, 周长根.井下动水注浆堵水技术研究[J].中州煤炭, 2005 (05) .

[2]何义萍.煤矿井下防治水技术与施工研究[J].科技创新与应用, 2014 (23)

篇4：井筒基岩段堵水注浆治理技术

关键词：基岩段井壁注浆治理

1 概况

淮南矿业集团谢一矿深部井一号风井为原主井，井口标高+26.5m，井筒净径7.0m，井深585m，井底标高-557.7m，与浅部井贯通。井筒表土段壁厚为800mm，井筒基岩段壁厚為500mm，均为单层素混凝土井壁。井筒表土段为回填土及第四系粘土，总厚为14.8m，其余为基岩段；基岩段为二叠系石千峰组，岩性以泥岩及砂岩为主，砂岩段裂隙较发育。井筒掘砌前对井深0～490m区段进行了地面预注浆，其余区段未进行地面预注浆；井筒掘砌施工过程中，预注浆段井筒掘进时涌水量很小，未预注浆段井筒掘进时发生3次出水。本次注浆施工前，对井筒出水情况进行了调查，井筒主要出水位置在530～585m区段，井筒总涌水量约为45m3/h。

2 注浆方案

本次注浆治理难点主要有：一是出水量较大，总水量达45m3/h，其中靠近井底部位单个出水点水量达15m3/h，封堵难度较大；二是井壁质量差，在井筒掘砌过程中，井壁出水区段防治水措施做的不到位，造成井壁混凝土强度低，承受高压注浆的能力差，可能会影响注浆效果。根据该井筒的实际情况，在堵水治理注浆施工中，主要采用如下技术方案：

2.1 总体方案：本次注浆采用壁后注浆和对点注浆相结合的注浆方法，注浆施工采用总体下行、段内上下行相结合反复注浆的施工方法；通过对含水层裂隙、井壁出水裂隙及壁后空隙等出水通道进行有效注浆封堵，达到封水加固的效果。注浆过程中，根据现场情况，适时调整注浆方案。

2.2 施工顺序：先对井筒530m～585m主出水区段采用壁后注浆和对点注浆相结合的方法进行堵水加固注浆，然后对整个井筒采用上下行往复进行对点封水注浆。

2.3 技术重点：一是封堵井底部位主水点，采用先截后堵、疏堵结合的治理方法；二是每个注浆区段注浆时，多保留水量较大的注浆孔，起泄压作用，避免注浆时井壁出现损坏现象；三是井壁损坏部位要先采用打锚杆挂网方法修复，并用双液浆进行加固；四是堵水注浆过程中，对井壁一并进行加固注浆，加固注浆在井壁空隙较大部位可采用双液浆进行加固。

3 注浆设计

3.1 注浆孔布置：对点注浆直接在水点附近造孔，孔深要穿透井壁，一般为1.5～2.5m，水量较大出水点可先施工导水孔及卸压孔。壁后注浆孔成排布置，每排可根据现场情况来布孔，尽量均布，相邻两排孔错开布置，呈梅花型，孔深为2.5m。孔数及孔深可根据注浆情况增加，扩大注浆封水帷幕，提高堵水效果。

3.2 注浆材料：本次注浆以普通硅酸盐水泥和超细水泥为主，根据堵水效果，必要时使用化学浆。浆液类型以单液浆为主，堵水可使用双液浆，加固井壁必要时也可使用双液浆。

3.3 注浆压力：因本次注浆段井壁质量较差，为防止压坏井壁，最大压力值取受注点水压的1.0～1.2倍，注浆时可根据现场情况适当调整，在井壁损坏部位要降低注浆终压。

4 注浆施工

4.1 注浆工艺

因本次注浆井筒出水位置在基岩段，主出水位置较深，在530m～585m区段，另外根据井筒装备情况，选择井下注浆工艺。井筒采用临时井架配临时绞车和吊桶进行提升，井筒内安装三层吊盘，井筒内通过稳绳悬吊两路Ф25mm高压胶管、一路Ф50mm供压风专用高压胶管、一路35mm2动力电缆、一路视频监控光缆及一路通讯信号电缆。在地面形成制浆站，在井下第二层吊盘上形成井下注浆站，地面制浆站制好的浆液用地面注浆泵或自吸，通过井筒内高压胶管输送到井下注浆站，用井下注浆泵进行注浆。注化学浆可把化学浆桶直接下到井下进行注浆。造孔打眼直接在吊盘上进行。注浆工艺流程详见图1。

[图1 井下注浆施工工艺流程图]

4.2 注浆施工

4.2.1 施工工序。根据井筒出水情况，先对井筒530～585m主出水区段采用壁后注浆和对点注浆相结合的方法进行堵水加固注浆，然后对整个井筒采用上下行往复进行对点封水注浆，最后对井筒主要区段500～570m进行再次壁后加固注浆。

4.2.2 施工技术。①井筒530～585m主出水区段为本次注浆重点区段，该区段注浆治理先对530～550m区段进行壁后注浆，然后对582m处主出水点进行堵水注浆，最后对井底进行堵水注浆。根据井筒掘砌期间出水情况及井筒地质柱状图来分析，在井深538～548m区段岩性为砂岩含水层，该含水层可能是井壁主要出水点主要水源，先采用壁后注浆的目的是对该含水层出水裂隙进行封堵，在井壁外围形成一定范围的封水帷幕，来隔断井壁出水通道与含水层出水裂隙之间水力联系。壁后注浆过程中，同时对井壁出水点进行封堵，并对井壁损坏部位进行加固。②582m处主出水点水量较大，水量达15m3/h，从井筒柱状图可以看出，该位置处在细砂岩层位。根据出水点出水特征，采用先截后堵、疏堵结合的治理方法，即先施工截水孔、导水孔及卸压孔，对截水孔进行注浆，后对导水孔进行注浆。③582m主水点堵水注浆结束后，发现井底及东马头门底板向外冒水，水量为4～5m3/h。封堵井底水点先在井底井壁周圈、井底及东马头门各施工一排注浆孔进行加固注浆，然后再进行对点注浆。④注浆初期，因含水层裂隙、壁后空隙等受注情况掌握不清，注浆材料先选用颗粒细的超细水泥，注一段时间后，发现大多数孔都能注入浆液，说明受注空间较大，注浆材料改用颗粒状P·O42.5普通硅酸盐水泥。后期封堵小水点注浆以超细水泥为主。最后主出水区段再次壁后注浆选用固尔亚化学浆，来扩大浆液扩散范围，让浆液充分进入到含水层深部裂隙及细小裂隙，使细小出水通道得到进一步有效封堵加固。

5 注浆效果

5.1 本次注浆共注入P·O42.5水泥97.5t、超细水泥20t，注入固尔亚化学浆2t，消耗水玻璃16.6t。主要注入段为530～585m主出水区段，封堵主水点及壁后注浆绝大部分均采用单液浆注入。通过分期选择不同类型注漿材料，可充分对含水层及井壁细小裂隙进行充填，达到注浆堵水加固目的。

5.2 在井筒主要出水区段进行再次壁后注浆加固过程中，仅有少数孔出水，其余均为干孔或有少量滴水现象，说明井壁裂隙、壁后空隙及含水层裂隙等出水通道已充填实，达到注浆预期效果。

5.3 注浆结束后，井筒无明显渗淋水点，经现场实测井筒水量为4.8m3/h，堵水率达89%。

6 结束语

本次注浆堵水加固达到预期的效果，为今后类似工程施工积累了一定的经验。本次注浆在施工设备及技术创新方面有一定的成效和突破，具体有以下几个方面：

6.1 本次井筒堵水注浆首次使用2ZBQ-10/12型气动双液注浆泵，这种类型注浆泵流量和压力较大，最大流量为60L/min，最大压力为18MPa，可无级调量，也可定压自动变量，性能稳定，体积小，不需要电气设备，使用安全。通过使用，效果良好，可以在所有注浆工程中推广使用。

6.2 本次注浆在吊盘上作业，需要起落吊盘，吊盘在起落过程中，可能会挂断井壁注浆孔口管，井壁注浆孔口管一般使用Ф42×550mm地质管，这种类型孔口管管壁较厚，吊盘起落通过时，挂断难度较大，会影响吊盘起落，给安全带来一定的威胁。针对这种情况，从安全及成本两方面考虑，对原孔口管进行了改进，选用1寸无缝钢管加工成注浆孔口管，通过使用，效果良好，因改进后1寸注浆孔口管管壁较薄，吊盘起落通过时易挂断，另外可以节约成本，提高经济效益。因1寸注浆孔口管不能二次透孔，适合在井筒基岩段堵水注浆中使用，井筒冻结段堵水注浆仍然使用Ф42×550mm地质管。

参考文献：

[1]李世峰，金瞰昆，刘素娟.矿井水文地质 [M].北京：煤炭工业出版社，2009

[2]李华奇.矿井防治水[M].北京：煤炭工业出版社，2012.

作者简介：

篇5：煤矿注浆堵水

核桃峪煤矿采用主斜井、副立井、回风立井综合开拓方式。主斜井倾角为-7°缓坡,总工程量5 875. 2 m,其中表土段250. 0 m,井筒基岩段5 625. 2 m。主斜井设计为拱形断面,净断面积19. 6 m2,表土段采用现浇450 mm厚钢筋混凝土支护,暗槽段采用网喷、工字钢混凝土砌碹支护; 基岩段采用锚网、锚索、喷射混凝土支护。

2 水文地质情况

井筒施工从430. 0 m开始到977. 0 m处,4次遭遇断层和裂隙,每次的涌水量都在30. 0 m3/ h以上;在1 158. 0 m处,工作面遇到大裂隙构造,出现大涌水,经测定涌水量达到92. 39 m3/ h,已大大超过预计值并影响工程进度。结合主检2、3号钻孔分析,主斜井施工至1 450. 0 m时,将揭露白垩系洛河组。白垩系含水层厚度328. 43 ~ 374. 99 m,涌水量102. 99 ~ 411. 87 m3/ d。为保证主斜井井筒顺利穿越该裂隙含水带,决定在涌水较大的地方采用工作面注浆和壁后注浆堵水,现以1 158. 0 m处地质条件为例进行工作面注浆设计。

3 工作面预注浆

井筒在1 158. 0 m处的地层走向77°,倾角81°。岩性以棕红色、灰色粉岩为主,中夹灰绿色泥岩薄层,节理发育,裂隙较多,无断距,属水平断层。岩石渗透性系数为5. 5×10-6m / s,裂隙率为0. 06,裂隙平均开裂度为0.005 m,岩层中静水压力为1.9×106N / m2。

注浆材料采用水泥—水玻璃浆液,其特点是凝结时间可在几秒到几十分钟内调节。结石体抗压强度可达5 ~ 20 MPa[1]。结石率高,最高可达100% ,结石体渗透系数较小,一般都在1. 0×10-4cm / s以下。可用于裂隙为0. 2 mm以上的岩体或粒径为1 mm以上的砂层注浆,可注性比水泥浆高,对环境基本无污染,是一种理想的堵水材料。

水泥、水玻璃不同配比下的凝胶实验结果见表1。实验中根据现场工程实际情况,采用固定水灰比,只改变水玻璃浆液浓度及水泥浆液与水玻璃浆比例的方法。

注: 实验室温度 18 ~ 24 ℃ ,湿度 10% ~ 15% ,各浓度的水玻璃均由 39 Be'配制,采用 P. O42. 5 水泥,固定水灰比 1 ∶ 1。

按照浆液扩散半径R为2 m[2]左右( 扩散半径R与注浆压力、浆液水灰比、岩层孔隙率、裂隙平均开裂度、注浆持续时间等因素有关) ,凝胶时间控制在10多min内的设想,选择水泥—水玻璃双液浆( CS浆液) 的材料及参数如下:

1) P. O42. 5普通硅酸盐水泥;

2) 模数3. 0、浓度10 Be'的水玻璃;

3) 水灰比为1∶1;

4) 水泥浆与水玻璃浆体积比为1∶0. 75。

选择依据: 该浆液的初凝与终凝的时间差比较理想,且稍浓或稍稀都不会使其凝胶性能差( 初凝与终凝的时间差) 变化较大,可以弥补施工中工人在现场稀释浆液的误差和便于控制浆液扩散半径。

3. 1 止浆墙设计与施工

对1 158. 0 m工作面注浆时,预先在前( 或上) 方构筑能够承受最大注浆压力( 或压强) 并能防止浆液向工作面漏跑的混凝土构筑物———混凝土止浆墙。

3. 1. 1 止浆墙位置

混凝土止浆墙设置在距工作面2 m处,墙体与工作面之间的空隙用碎石回填作为滤水层,使渗出的水能尽快得到过滤并及时排出。

3. 1. 2 止浆墙厚度的确定

混凝土止浆墙分平面型、柱面型和球面型止浆墙等。平面型止浆墙制作简单,在此选择平面型结构止浆墙。混凝土强度等级为C30,配合比( 质量比) 为水泥∶砂子∶ 石子∶水 = 360∶614∶1 246∶180,其厚度由经验公式[3,4]计算:

式中: B为混凝土止浆墙厚度,m; K0为安全系数,一般取1. 4 ~ 1. 5; W为作用在墙上的全荷载,kg,W =p F; p为注浆终压,一般为矿井最大静水压力的2. 5 ~5. 0倍( 受注点至静止水位的水柱高度为190. 0 m,这里取p =7. 0 MPa) ; F为混凝土止浆墙的面积,F =23. 6 m2; b为巷道宽度,b =5. 9 m; h为巷道高度,h =4. 65 m; [σ]为混凝土的允许抗压强度,MPa。

将以上参数代入式( 1) 计算得止浆墙厚度为3.0 m。

3. 1. 3 止浆墙施工

将工作面出水点用3根Φ108 mm钢管导出至工作面后8. 0 m位置的临时水泵窝,然后排出。在距工作面2. 0 m位置先用红砖砌1道厚240 mm的墙体,砖墙内堆砌2. 0 m厚片石作为滤水层,在1. 0 m高位置埋设3根Φ159 mm管作为滤水层导水管。砖墙外浇筑3. 0 m厚C30混凝土作止浆墙,止浆墙内按设计预埋28根Φ108 mm注浆管。止浆墙附近掘一泵窝,用于收集工作面附近水,便于集中排放,见图1。

止浆墙浇筑完成3 d后,在墙体漏水处及止浆墙与围岩连接处,用凿岩机打孔,孔深2. 0 m,安装带有马牙扣( 直径为42 mm) 的无缝钢管作为孔口管,回歇式注入高浓度的水泥水玻璃双液浆,对墙体及围岩进行加固。养护24 h后,关闭导水管,墙体无漏水,证明墙体加固完好。待混凝土墙体凝固7 d后再对工作面进行注浆。

3. 2 预注浆设计

3. 2. 1 注浆段长的确定

工作面注浆段长应根据地质条件、含水层、埋藏条件、施工设备能力确定,一般段长在30. 0 ~ 50. 0 m内,若段长过大,则较难控制注浆效果。该工作面注浆段长确定为40. 0 m。

3. 2. 2 布孔方式

采用直孔布孔。由于工作面裂隙发育,为保证浆液有效扩散,采取多孔注浆,注浆孔间距0. 5 m( 在出水量较大的地方,注浆孔应加密,孔间距可减为0. 3 m左右) ,注浆孔口布置圈距工作面轮廓线0. 5 m,孔底落在工作面轮廓线以外100 mm处,注浆孔共28个。

3. 2. 3 注浆参数的确定

注浆堵水是一种隐蔽性工程,目前精确计算注浆参数尚有困难,多采用经验公式初算,再根据现场情况进行适当调整。

1) 注浆压力。注浆终压一般为受注点最大静水压力的2. 0 ~ 2. 5倍,取p0= 5. 0 MPa。

2) 预计浆液注入量。每孔浆液注入量:

注浆段井筒总注入量:

式中: R为浆液扩散半径,取2. 0 m; H1为注浆段长,取40. 0 m; η为岩层裂( 孔) 隙率,取15% ; β为浆液在裂隙内的有效充填系数,取0. 85; m为结石率,取0. 85; λ为浆液损失系数,一般为1. 2 ~ 1. 5,由于裂隙导通良好,取1. 5; N为注浆孔数目,取28个。

将以上参数代入式( 2) 得: Q = 113. 04 m3,Q0=3 165. 12 m3。

3. 3 预注浆施工

井筒掘进距含水层10 m时,停止掘进,打超前钻孔,测定含水层的准确位置、水压及水量情况,按井筒150 m3/ h的涌水量设置排水系统,并保证至少有50% 的备用系数,同时在注浆前将已掘巷道进行完整支护,为注浆孔施工和注浆做好准备。

3. 3. 1 注浆孔施工

1) 钻机选型及安装。钻机选用SKB -90型1台和KQ-100型1台,选用Φ60 mm合金不取芯钻头及Φ42 mm钻杆。

为保证钻孔进度,可同时使用2台钻机工作,钻机安放在距工作面3. 0 ~ 5. 0 m处,左右各1台。在巷道内用2 ~ 4根直径140 ~ 180 mm点柱固定钻机,可在钻机后方底部再用横梁固定钻机,打上部钻孔时,搭设平台并固定。

2) 防止注浆孔突水及安全钻进措施。在打止浆墙时按设计注浆孔位置埋设Φ108 mm钢管作为孔口管; 孔口管焊法兰盘以防突水,如有突水迹象,立即用螺栓将法兰盘堵上; 钻头要有过水间隙,以降低水压利于钻进; 一般用清水钻进,不用泥浆护壁;为防止塌孔和卡钻,要合理控制流量,冲洗流量以50 ~ 100 L / min较宜; 钻进注浆管时要轻压、慢速、给进均匀,少串动钻具,防止塌孔。

3. 3. 2 注浆施工

1) 设备选型。选用2TGZ-120 /105型和2TGZ60 /210双液注浆泵各1台。使用两台注浆泵同时注浆。

2) 注浆前准备工作。备齐注浆材料,水玻璃配成10 Be'; 注浆设备试运转; 安装止浆阀及联接孔口管路; 压水试验。

3) 注浆工艺流程。准备工作—打止浆墙—打注浆孔—测定钻孔水压与水量—压水试验—安装注浆管—安设注浆泵—配制浆液—注浆泵试运转—注浆、记录—结束。

4) 注浆结束标准。实际浆液注入量大于或接近设计计算的注入量; 注浆压力呈规律性增加,并达到注浆设计终压; 达到注浆终压时的最小吸浆量为60 ~ 120 L/min; 维持注浆终压和最小吸浆量时间为10 ~ 15 min。

4 壁后注浆

主斜井筒施工之后,井筒多处有出水点,累计涌水量达到50. 0 m3/ h。为改善作业条件,保证井壁质量和加快后续井筒的施工进度,针对涌水较大区域采取壁后注浆方案。决定在410 ~ 450、680 ~ 720、820 ~ 840、975 ~ 1 005、1 030 ~ 1050、1 140 ~ 1 153 m等区段采取壁后注浆,实现进一步的堵水。

4. 1 注浆参数的选择

1) 注浆压力。与工作面的注浆压力计算相同,注浆终压选定为5 ~ 6 MPa。

2) 浆液浓度。水泥浆的水灰比取1∶1。水玻璃浓度为16 Be',水泥浆与水玻璃浆的体积比为1∶0. 25 ,浆液相应的终凝时间在3 min左右。

3) 注浆结束标准。根据经验,维持注浆终压和吸浆量的时间应大于15 min。

4. 2 注浆孔布置

根据现场井筒涌水点情况确定注浆孔位置,针对裂隙密集部位、片状漏水处,采用密集式造孔,孔距、排距分别为1. 9、2. 0 m,孔深2. 5 m。布孔形式为三花眼放射状。无水处不布置注浆孔。

4. 3 注浆方法

由于主斜井断面较大,不利于注浆施工和安全,注浆施工前将自卸汽车作为移动的注浆工作台。采用7655气腿式凿岩机配合B28中空六角钢钎杆( L =2 500 mm) 进行凿孔,孔径60 mm。然后用Φ60 mm、长度0. 5 m钢管作为注浆插管,插入注浆孔内并固定紧后,用阀门连接注浆管进行注浆。

4. 4 估算每孔浆液注入量

将R =2. 0 m,H1= 4. 0 m,η = 0. 15,β = 0. 85,m =0. 85,λ = 1. 5等数据代入式( 2) ,计算得Q = 11. 3 m3。

4. 5 壁后注浆施工

注浆前应进行必要的准备: 确定含水层的准确位置、水压及水量情况; 安装和检查钻孔设备及注浆设备; 搭设注浆工作平台; 准备注浆材料,配制注浆液体。