副井筒井壁注漿封水技術(shù)的應(yīng)用

倪天峰 李小二

摘要：為解決方莊二礦副井井筒涌漏水問(wèn)題，提高副井冬季運(yùn)輸安全系數(shù)，延長(zhǎng)井筒裝備的使用壽命，方便職工上下井。通過(guò)在井筒內(nèi)施工注漿鉆孔，應(yīng)用注漿封水技術(shù)，徹底解決了井筒井壁大量滲水問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：井筒 注漿 封水

1 礦井概況

方莊二礦位于焦作煤田東部，南距修武縣城約16km，西南距焦作市約22km。礦井1980年12月25日投產(chǎn)，批準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.45Mt/年。2006年核定生產(chǎn)能力0.48Mt/年，2011年復(fù)核生產(chǎn)能力0.48Mt/年。礦井采用立井多水平開(kāi)拓方式，共有井筒4個(gè)，主井提升原煤，副井提矸、通風(fēng)、升降人員、提升物料。一水平標(biāo)高-175m，二水平標(biāo)高-500m，目前生產(chǎn)采區(qū)為23采區(qū)，準(zhǔn)備采區(qū)為25采區(qū)。副井采用立井罐籠提升，井筒直徑5.0m，井筒深度323m。副井內(nèi)安裝有金屬梯子間，作為礦井安全出口。

副井井壁在接茬處出現(xiàn)多處漏水現(xiàn)象，井筒涌水量達(dá)到0.5m3/min，在井深70～90m、110～140m、170～210m處，砂巖水通過(guò)井壁及接茬處滲入井內(nèi)。由于井壁多處滲水，加之罐道梁的影響，使整個(gè)井筒處于淋水狀態(tài)，井內(nèi)設(shè)施常年被水浸淋，罐籠內(nèi)淋水，升入井人員常年在淋水環(huán)境中上下罐，且冬季井筒內(nèi)大量結(jié)冰，給副井運(yùn)輸及職工上下井，造成了嚴(yán)重的安全隱患。

2 施工方案

2.1 滲水治理方案 井壁滲水狀態(tài)是由于井壁接茬處存在縫隙，含水層段井壁質(zhì)量不好造成的，要想從根本上解決問(wèn)題必須采用注漿封水方法解決。

2.2 注漿堵水方法 根據(jù)井下實(shí)際觀察副井井筒的淋水狀況及水文地質(zhì)條件，確定井筒淋水的主要原因是由于井壁接茬處漏水，注漿范圍為井深70～210m，有針對(duì)性的對(duì)淋水點(diǎn)進(jìn)行封堵，注漿材料擬采用水泥-水玻璃雙液漿為主，以達(dá)到隔絕水源滲入井壁的目標(biāo)。

2.3 注漿順序的確定 考慮到副井井筒的客觀條件，為方便施工、提高注漿堵水效果，確定注漿順序?yàn)橛缮贤率┕ぁ?/p>

2.4 注漿材料的選擇 水泥選用國(guó)標(biāo)425#普通硅酸鹽水泥，水玻璃選用濃度為38～40Be（波美度）。原因：①漿液凝結(jié)時(shí)間較短，可以很快的起到封水效果。②漿液無(wú)毒，對(duì)地下水和環(huán)境無(wú)污染；材料來(lái)源豐富，價(jià)格比較低廉。

2.5 注漿濃度的確定 ①水泥漿的水灰比為0.5：1，注漿量大時(shí)漿液增加濃度到1：1。②水泥漿和水玻璃漿液的體積比：正常注漿并出現(xiàn)漏漿時(shí)，水泥漿與水玻璃體積比為3：1；注漿量大時(shí)增加為2：1；最后封孔時(shí)，水泥漿與水玻璃漿的體積比要達(dá)到1：1。

3 封水施工步驟及過(guò)程

3.1 注漿設(shè)備的選擇及布置 本次注漿選用ZBQ-

50/6氣動(dòng)雙液注漿泵。用YT-23型氣腿式鑿巖機(jī)打注漿孔，注漿管選用Φ20mm注漿錨桿，長(zhǎng)度為0.5～1.0m。

打注漿孔時(shí)，將打鉆設(shè)備及注漿錨桿放置在副井罐籠頂部，人員進(jìn)入罐籠頂部時(shí)必須加裝防護(hù)傘。將罐籠下至淋水點(diǎn)，然后由管子道、梯子間將兩根Φ25mm高壓軟管下至施工地點(diǎn)，作為打鉆用的風(fēng)、水管路進(jìn)行施工。

注漿設(shè)備及注漿材料，放置在地面副井管子道口，輸漿管路使用打鉆用的風(fēng)、水管路，對(duì)注漿孔進(jìn)行注漿。

3.2 注漿孔的布置及參數(shù)的確定副井注漿段的注漿孔為壁后注漿孔 壁后注漿孔的深度以超過(guò)井壁厚度0.5～1.0m為宜。因井壁是接茬處滲水，注漿孔采用三花眼垂直布置井壁接茬處，間排距為0.5～1.0m（根據(jù)涌水狀況確定）。

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3.3 注漿孔施工 由于井筒掘進(jìn)方法原因，接茬多而且接茬處漏水較嚴(yán)重。占井筒漏水量的80%，是本次注漿的重點(diǎn)：①每班施工前搭設(shè)和檢查、確認(rèn)安全防護(hù)設(shè)施及對(duì)講機(jī)是否合格、正常。②使用對(duì)講機(jī)發(fā)出打點(diǎn)信號(hào)將罐籠下至出水點(diǎn)后搭設(shè)工作平臺(tái)，并將施工工具及材料固定牢靠。③向井筒出水點(diǎn)施工鉆孔，然后布置注漿錨桿。④使用對(duì)講機(jī)聯(lián)系地面人員停風(fēng)、水，泄壓后將風(fēng)水管與注漿錨桿連接并聯(lián)系注漿。⑤注漿達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后，聯(lián)系停泵泄壓、沖洗管路。⑥拆除工作臺(tái)，檢查現(xiàn)場(chǎng)，確保沒(méi)有遺留工具后，使用對(duì)講機(jī)聯(lián)系提罐升井，并拆除防護(hù)設(shè)施。

接茬處施工。在接茬淋水點(diǎn)按間距0.5-1.0m進(jìn)行打孔注漿，注漿孔深度以超過(guò)井壁0.5～1.0m為宜。釬頭采用28mm釬頭，注漿孔口管采用Φ20mm注漿錨桿，1個(gè)高壓閥門(mén)，兩根Φ25mm高壓軟管。

3.4 注漿及壓力確定 進(jìn)行注漿前，先用清水對(duì)注漿孔進(jìn)行清洗，然后注入相應(yīng)的注漿材料，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制漿液濃度及配合比，對(duì)于注漿壓力變化情況要密切觀察，根據(jù)注漿實(shí)際情況，對(duì)注漿材料配比進(jìn)行隨時(shí)調(diào)節(jié)，進(jìn)而在一定程度上達(dá)到最好的堵水效果。根據(jù)副井實(shí)際條件，依據(jù)不破壞井壁的原則，進(jìn)一步確定注漿壓力。通常情況下，注漿壓力控制在2～3MPa，最大注漿壓力不超過(guò)3MPa。按照方案設(shè)計(jì)，采取直接鉆孔注漿的方式對(duì)每一茬部位較大的涌水點(diǎn)進(jìn)行處理。注漿后，壁后孔隙、縫隙連通條件引起改變，注漿過(guò)程中，需要對(duì)注漿壓力和注漿量的變化情況進(jìn)行觀察，防止注漿壓力過(guò)大進(jìn)一步破壞井壁。

4 效果

通過(guò)井筒注漿封水技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施，使副井井筒涌水量由原來(lái)的30m3/h降到6m3/h，改變了方莊二礦副井長(zhǎng)達(dá)二十多年的淋水情況。①安全方面，改善了工人的上下井環(huán)境，避免了井筒在冬季大量結(jié)冰對(duì)提升運(yùn)輸造成的安全隱患，保證了副井筒的安全提升工作。②減省了井底排水費(fèi)用和除冰的投入，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。③該工程若招標(biāo)，支出的總費(fèi)用將達(dá)到四十余萬(wàn)元，而礦井自行施工所產(chǎn)生的人工費(fèi)及材料費(fèi)總支出不足五萬(wàn)元，該技術(shù)的應(yīng)用改善了方莊二礦副井運(yùn)行環(huán)境，為礦井節(jié)約了資金投入，取得了明顯的安全、經(jīng)濟(jì)效果。

5 結(jié)論

①在施工過(guò)程中，針對(duì)方莊二礦副井涌水量大的難題，需要對(duì)井壁滲漏水情況、井筒地質(zhì)資料等進(jìn)行充分的分析。②采用注漿封水技術(shù)封堵方莊二礦副井涌水是行之有效的，改善了工人的上下井環(huán)境、保證了副井筒的安全提升工作、減省了全年井底排水費(fèi)用和除冰的投入，經(jīng)濟(jì)效益、安全效果顯著。③施工中采用的注漿工藝流程合理，所選參數(shù)適宜，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定的注漿材料配比、漿液配比合理，應(yīng)用效果好，降低了材料成本。④通過(guò)在副井筒的施工，總結(jié)出施工封水注漿經(jīng)驗(yàn)，對(duì)注漿孔的選擇、布置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)淋水情況的不同，更具有針對(duì)性，效果更加明顯。該工程結(jié)束后，在礦井底板巖巷25修改軌道下山頂板淋水段采用了相同方法進(jìn)行了封水施工，效果明顯，該技術(shù)得到進(jìn)一步驗(yàn)證。⑤采用注漿封水技術(shù)在方莊二礦副井的成功應(yīng)用，為類(lèi)似礦井涌水的治理提供了可以借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：倪天峰（1968-），男，河南孟州人，專(zhuān)科學(xué)歷，2011年畢業(yè)于河南工程技術(shù)學(xué)校，現(xiàn)任河南能源焦煤公司方莊二礦副礦長(zhǎng)，負(fù)責(zé)礦井開(kāi)拓、掘進(jìn)管理工作。