“間歇壓入注漿法”注漿堵水技術(shù)在八礦1303工作面的應(yīng)用

劉鶴明++張杰

摘 要：重點介紹了注漿方案及施工布置，并介紹了施工設(shè)備的選擇、施工技術(shù)要求、注漿工藝。結(jié)論是：采用新的“間歇壓入注漿法”徹底封堵了隱伏在上部的礫巖水來水通道。為我礦每天節(jié)省排水費用1.35萬元（噸排水費1.5元）同時還確保了礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：打鉆透巷 注漿堵水技術(shù)

中圖分類號：TD743 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（c）-0086-02

鶴煤八礦1303工作面發(fā)生第三系礫巖水突水，突水點標(biāo)高-60 m，初始水量401.50 m3/h，最大突水量達(dá)942 m3/h。由于涌水量較大，嚴(yán)重威脅該礦安全生產(chǎn)。經(jīng)分析論證，采用地面打鉆注漿封堵1303工作面上、下順槽切斷突水水源的整理方案。在上順槽布置Ζ1、Ζ2兩個鉆孔，單孔深260 m，合計孔深520 m。在下順槽布置Ζ3、Ζ4兩個鉆孔，單孔深280 m，合計孔深560 m。要求鉆孔垂直準(zhǔn)確命中巷道。然后通過鉆孔下入石子，并對充滿石子的一段巷道注入水泥漿、水泥—水玻璃雙液漿，形成混凝土結(jié)構(gòu)的擋水墻，截斷水流。

1 施工方案及布置

經(jīng)論證，堵水方案為：在地面打鉆注漿，方案設(shè)計在上下順槽內(nèi)各打兩個鉆孔，利用鉆孔堵水注漿。突水點位于礦井南翼1303工作面，地面標(biāo)高為+191.5～192.5 m，出水點標(biāo)高為-64～85 m。井下巷道采用經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量，注漿孔口距八礦井口4358 m，地面鉆孔位置采GPS定位。本次注漿為動水條件下注漿堵水，據(jù)此確定此次注漿堵水方案采用截流封堵的注漿方式，對1303工作面上、下順槽巷道進(jìn)行充填骨料和注漿，封堵過水通道，減少水量。

工程布置：由于該突水點位置及巷道位置較準(zhǔn)確，根據(jù)注漿方案，Z1、Z2孔布置在1303工作面上順槽巷道正上方，兩孔相距11 m：Z3、Z4孔布置在1303工作面下順槽巷道正上方，兩孔相距12 m：分別對Z1、Z2、Z3、Z4孔下骨料和注水泥—水玻璃雙液漿封堵1303工作面上、下順槽巷道。

鉆孔結(jié)構(gòu)

0～215 m（見基巖下5 m）：孔徑311 mm：下244 mm套管。

215～250及270 m（S10砂巖）：孔徑132 mm：下127 mm套管至孔口。

250及270 m—終孔（見巷道）：孔徑110 mm：裸孔。

注漿深度及范圍巷道按[（3.2 m+2.4 m）÷2×2.2 m×100 m]×2計算，受注體積1232 m3。

注漿材料的選擇：本次屬于動水條件下注漿堵水。首先封堵1303工作面上、下順槽巷道，將動水變成相對的靜水條件，封堵材料首先用石子和河砂，然后注水泥—水玻璃雙液漿。水泥—水玻璃雙液漿配比為1∶0.6左右；水泥單液漿需摻加復(fù)合添加劑。一種為摻加0.05%三乙醇胺和0.5%氯化鈉；另一種摻加4～6%水玻璃和1～0.5%的氯化鈉。水泥選用425#普通硅酸鹽水泥。

2 施工設(shè)備的選擇

鉆探設(shè)備：

根據(jù)注漿工藝及注漿孔結(jié)構(gòu)及工期等要求，配備如下設(shè)備及機(jī)具，并要求有備用余地。主要設(shè)備及機(jī)具有：

美國產(chǎn)車載風(fēng)動潛孔錘鉆機(jī)2臺。

鉆機(jī)：TXB—1000A型4臺。

泥漿泵：NBB—250/60型泥漿泵6臺。

鉆桿：φ50×5.5 1200 m

鉆鋌：φ68×20 240 m

測斜儀：JJX—4型1臺。

注漿設(shè)備：

注漿泵：根據(jù)注漿深度及終壓要求，在注漿站設(shè)2～3臺注漿泵。

臥式散裝水泥罐：15m32臺。

輸漿管及接頭：為確保施工安全，從注漿泵出口到鉆場采用φ50×5.5鉆桿。從鉆場至孔口采用φ1.5寸能承受160 kg/cm2壓力的鋼編高壓軟管。各種活接頭均采用鉆桿細(xì)扣連接。

計量儀表：孔口采用10 Mpa的壓力表，注漿泵上采用抗震式油侵壓力表。

3 施工技術(shù)要求

（1）鉆進(jìn)機(jī)具及鉆進(jìn)方法。Z1、Z2、Z3、Z4孔采用美國產(chǎn)車載風(fēng)動潛孔錘鉆機(jī)鉆進(jìn)，注漿期間采用TXB—1000A型鉆機(jī)鉆進(jìn)，泥漿泵選用NBB—250/60型。鉆具組合采用：立軸—φ55 mm鉆桿—φ68 mm鉆鋌—φ108 mm加重管—φ130 mm扶正器—φ132 mm齒輪鉆頭。下好φ127 mm套管后，取芯鉆進(jìn)采用φ91 mm鉆具組合。

（2）套管封閉。鉆孔注漿管采用127 mm套管，套管要求用快干水泥與井壁固結(jié)嚴(yán)密，要求牢固，不得串漿。封閉后凝固時間>72 h，在以后的注漿過程中能承受注漿終壓。

注漿孔段用φ91～110 mm鉆進(jìn)、裸孔。

（3）鉆孔偏斜的要求。Ζ1、Ζ2、Ζ3、Ζ4孔要盡可能打直孔，確保鉆孔見巷道。

（4）注漿地質(zhì)工作。野外工作主要是巖芯鑒定及其描述，同時對巖芯采取率、壓水試驗、抽水試驗、鉆進(jìn)中沖洗液漏失量進(jìn)行測定和計算。

室內(nèi)工作主要是根據(jù)取得的野外資料，繪制出相應(yīng)的曲線和圖件，進(jìn)行整理分析，并及時提出上述工作的數(shù)據(jù)和結(jié)論為注漿技術(shù)服務(wù)。

（5）注漿鉆孔的施工。根據(jù)1303工作面上、下順槽地面打鉆注漿堵水工程設(shè)計要求，該項工程分為兩個階段；第一階段為打鉆透巷階段，第二階段為地面注漿封堵階段。

第一階段打鉆透巷階段

①Ζ1孔鉆孔結(jié)構(gòu)。0～214.50 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管214.50 m，214.50 ～245.58 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管245.96 m。245.58 ～257.70 m?？讖?18 mm，裸孔見巷深度257.70～261.00 m。

②Ζ2孔：鉆孔結(jié)構(gòu)。0～214.30 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管214.10 m，214.30 m～245.63 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管245.63 m。245.63 m～259.60 m?？讖?18 mm，裸孔見巷深度259.60～262.70 m。endprint

③Ζ3孔鉆孔結(jié)構(gòu)。0～215.10 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管214.82 m， 215.10 m～262.66 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管262.50 m。262.60 m～271.80 m?？讖?18 mm，裸孔見巷深度271.80～273.76 m。

④Ζ4孔鉆孔結(jié)構(gòu)。0～215.10 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管215.00 m，215.10 m～262.75 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管261.91 m。262.75m～276.80 m?？讖?18 mm，裸孔見巷深度276.80～279.00 m。

第二階段地面注漿封堵階段

Ζ1孔累計下骨料2065 m3，注入水泥810 t。水玻璃59.20 t，鹽8.15 t。

Ζ2孔累計下骨料793 m3，注入水泥739噸。水玻璃98 t，鹽6.55 t。

上順槽累計下骨料2858 m3，注入水泥1549 t。水玻璃157.20 t，鹽14.7 t。

Ζ3孔累計下骨料219 m3，注入水泥479.50 t。水玻璃27.90 t，鹽5.35 t。

Ζ4孔累計下骨料454 m3，注入水泥417 t。水玻璃22.80 t，鹽3.5 t。

下順槽累計下骨料673 m3，注入水泥896.50 t。水玻璃50.70 t，鹽8.85 t。

上、下順槽累計下骨料3531 m3，注入水泥2445.5 t。水玻璃207.9 t，鹽23.55 t。

4個鉆孔注漿結(jié)束后，均進(jìn)行了壓水試驗，鉆孔終壓均達(dá)3 Mpa以上，吸水量均小于40 L/min，壓力持續(xù)時間30 min以上，終壓、終量、持續(xù)時間、結(jié)束注漿時漿液濃度四項指標(biāo)均達(dá)到了結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

4 注漿工藝

（1）注漿方法。本次注漿采用四臺注漿機(jī)同時施工，主要封堵1303工作面上、下順槽巷道，通過充填骨料注漿，封堵過水通道。為了提高注漿質(zhì)量，加大注漿擴(kuò)散半徑，保持注漿通道，盡可能把孔隙充填、采用間歇壓入注漿法。即注入一定量漿液之后，進(jìn)行壓水推漿，然后停一天再注。這種注漿方法，增加了復(fù)注次數(shù)，孔隙受漿機(jī)會多。

（2）注漿參數(shù)選擇。根據(jù)單位吸水量和裂隙（孔隙）率，對每一注漿段的漿液注入量作一估算，對比實際注入量，以判斷注漿充填質(zhì)量，估算時采用下面公式：V=AHIIR2nB。

式中：V為本段漿液預(yù)計注入量（m3），可按水灰比0.75∶1，一噸水泥約可造漿1m3考慮；A為漿液消耗系數(shù)，一般取1、2；H為注漿段巖溶裂隙層厚度（m）；R為漿液有效擴(kuò)散半徑（m）；n為巖溶裂隙率（3%～5%）；B為漿液充填系數(shù)，約為0.7～9；

終壓標(biāo)準(zhǔn)：

按注漿質(zhì)量要求，應(yīng)大于含水層靜水壓力的2倍以上，但同時必須以不引起周圍地層破裂抬動為限，操作時，應(yīng)逐步升壓。壓力值計算方法為：S=Sm+Sg。

式中：S為總壓力值（Mpa）Sm為壓力表讀數(shù)（Mpa）Sg為水位以上水柱壓力值（Mpa）。

（3）漿液濃度（見表1）。

（4）漿液的配制及操作方法。

本次是動水注漿堵水，可以單液水泥漿為主進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)大量跑漿時，可先注砂、石子、然后再注漿。在以上兩種方法無法解決問題時，可考慮雙液漿。

①單液水泥漿以水泥或在水泥中加入一定量的附加劑為原材料，用水配制漿液，采用單液系統(tǒng)方式注入，這樣的漿液為單液水泥漿。

其配方為：水泥漿液需摻加復(fù)合外加劑，一種為摻加0.05%三乙醇胺和0.5%氯化鈉。另一種為摻加4%～6%水玻璃和1%～0.5%的氯化鈉。

②水泥——水玻璃雙液漿：由二個系統(tǒng)組成，采用雙液注入工藝。本次注漿采用孔口混合注雙液漿，為了延長凝固時間，增加可注性，防止鉆孔封堵，采用先稀后濃，分級逐步加濃的方法。即每注10～15 t水泥，調(diào)整一次玻璃水及水泥漿的濃度，分級方法為：水泥漿比重1.5左右、玻璃水婆美度20左右；水泥漿和玻璃水的體積比控制在1∶0.5～1∶0.6之間。

水泥——水玻璃雙液漿具有凝膠迅速、結(jié)石率高等優(yōu)點，適宜于大裂隙及動水條件下注漿堵水。

5 注意事項

（1）為了防止下料期間水流對煤巷的沖刷，造成巷道斷面的無限擴(kuò)大，施工中對Z 1、Z2孔采用24 h連續(xù)不間斷下料法，盡可能減少透孔時間，縮短下料間歇時間，實現(xiàn)連續(xù)下料。

（2）采用0.5 cm和1～2 cm兩種石子混合后同時下入，同時加入一定量串珠狀水泥球。

（3）當(dāng)鉆孔水位升高到220 m以上，同時鉆孔下料不暢、發(fā)生井噴等現(xiàn)象時，應(yīng)迅速采取雙液注漿，對巷頂進(jìn)行封堵。

（4）本次注漿采用孔口混合注雙液漿，為了延長凝固時間，增加可注性，防止鉆孔封堵，采用先稀后濃，分級逐步加濃的方法。即每注10～15 t水泥，調(diào)整一次玻璃水及水泥漿的濃度，分級方法為：

①水泥漿比重1.3左右、玻璃水婆美度15～20之間。

②水泥漿比重1.4左右、玻璃水婆美度20～25之間。

③水泥漿比重1.5左右、玻璃水婆美度25～30之間。

（5）注雙液漿期間，水泥漿和玻璃水的體積比控制在1∶0.5～1∶0.6之間。

6 堵水效果分析

（1）從鉆孔水位的變化看注漿效果。

下順槽注漿前初始水位271.20 m，水位標(biāo)高-79.7 m；經(jīng)過反復(fù)注漿，鉆孔水位上升到183.37 m，水位標(biāo)高+8.1 m，比注漿前水位高87.80 m。

上順槽注漿前初始水位257.50 m，水位標(biāo)高-64.0 m。雙液漿封巷前水位上升到189.40 m，水位標(biāo)高+4.1 m，比注漿前水位高68.10 m。經(jīng)過注雙液漿封頂后，水位上升到88.80 m，比注漿前水位高168.70 m。

從鉆孔水位逐漸抬高、造成鉆孔數(shù)次發(fā)生井噴，說明骨料已占用巷道大部分空間，水流形成阻力，過水通道不暢，局部已形成滲透流。

（2）從鉆孔孔口壓力看注漿效果。

鉆孔形成注漿條件后，通過孔口注水，吸水率均大于60 m3/h，并大量吸風(fēng)吸氣。通過注入大量石子后，注水注不進(jìn)去。注漿時孔口壓力隨著注漿次數(shù)的增加，壓力逐漸增大，終壓均達(dá)3 Mpa以上，吸水量均小于40 L/min，達(dá)到了終壓、終量結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

（3）從井下涌水量看注漿效果。

注漿前實測該工作面最大涌水量375 m3/h，注漿工程結(jié)束后實測該工作面涌水量21 m3/h，出水點剩余水量1 m3/h，堵水效果達(dá)99.7%。不僅消除了原突水區(qū)的長期涌水量375 m3/h，為我礦每天節(jié)省排水費1.35萬元（噸排水費1.5元）。

7 結(jié)語

1303工作面通過采用新的“間歇壓入注漿法”徹底封堵了隱伏在上部的礫巖水來水通道?，F(xiàn)已經(jīng)過幾個月的考驗未發(fā)生突破現(xiàn)象，根據(jù)井下涌水量觀測數(shù)據(jù)顯示，水量保持在21 m3/h（封堵前巷道原有涌水量20 m3/h），趨于穩(wěn)定，沒有異常的波動變化，確保了礦井安全生產(chǎn)。endprint

③Ζ3孔鉆孔結(jié)構(gòu)。0～215.10 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管214.82 m， 215.10 m～262.66 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管262.50 m。262.60 m～271.80 m。孔徑118 mm，裸孔見巷深度271.80～273.76 m。

④Ζ4孔鉆孔結(jié)構(gòu)。0～215.10 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管215.00 m，215.10 m～262.75 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管261.91 m。262.75m～276.80 m。孔徑118 mm，裸孔見巷深度276.80～279.00 m。

第二階段地面注漿封堵階段

Ζ1孔累計下骨料2065 m3，注入水泥810 t。水玻璃59.20 t，鹽8.15 t。

Ζ2孔累計下骨料793 m3，注入水泥739噸。水玻璃98 t，鹽6.55 t。

上順槽累計下骨料2858 m3，注入水泥1549 t。水玻璃157.20 t，鹽14.7 t。

Ζ3孔累計下骨料219 m3，注入水泥479.50 t。水玻璃27.90 t，鹽5.35 t。

Ζ4孔累計下骨料454 m3，注入水泥417 t。水玻璃22.80 t，鹽3.5 t。

下順槽累計下骨料673 m3，注入水泥896.50 t。水玻璃50.70 t，鹽8.85 t。

上、下順槽累計下骨料3531 m3，注入水泥2445.5 t。水玻璃207.9 t，鹽23.55 t。

4個鉆孔注漿結(jié)束后，均進(jìn)行了壓水試驗，鉆孔終壓均達(dá)3 Mpa以上，吸水量均小于40 L/min，壓力持續(xù)時間30 min以上，終壓、終量、持續(xù)時間、結(jié)束注漿時漿液濃度四項指標(biāo)均達(dá)到了結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

4 注漿工藝

（1）注漿方法。本次注漿采用四臺注漿機(jī)同時施工，主要封堵1303工作面上、下順槽巷道，通過充填骨料注漿，封堵過水通道。為了提高注漿質(zhì)量，加大注漿擴(kuò)散半徑，保持注漿通道，盡可能把孔隙充填、采用間歇壓入注漿法。即注入一定量漿液之后，進(jìn)行壓水推漿，然后停一天再注。這種注漿方法，增加了復(fù)注次數(shù)，孔隙受漿機(jī)會多。

（2）注漿參數(shù)選擇。根據(jù)單位吸水量和裂隙（孔隙）率，對每一注漿段的漿液注入量作一估算，對比實際注入量，以判斷注漿充填質(zhì)量，估算時采用下面公式：V=AHIIR2nB。

式中：V為本段漿液預(yù)計注入量（m3），可按水灰比0.75∶1，一噸水泥約可造漿1m3考慮；A為漿液消耗系數(shù)，一般取1、2；H為注漿段巖溶裂隙層厚度（m）；R為漿液有效擴(kuò)散半徑（m）；n為巖溶裂隙率（3%～5%）；B為漿液充填系數(shù)，約為0.7～9；

終壓標(biāo)準(zhǔn)：

按注漿質(zhì)量要求，應(yīng)大于含水層靜水壓力的2倍以上，但同時必須以不引起周圍地層破裂抬動為限，操作時，應(yīng)逐步升壓。壓力值計算方法為：S=Sm+Sg。

式中：S為總壓力值（Mpa）Sm為壓力表讀數(shù)（Mpa）Sg為水位以上水柱壓力值（Mpa）。

（3）漿液濃度（見表1）。

（4）漿液的配制及操作方法。

本次是動水注漿堵水，可以單液水泥漿為主進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)大量跑漿時，可先注砂、石子、然后再注漿。在以上兩種方法無法解決問題時，可考慮雙液漿。

①單液水泥漿以水泥或在水泥中加入一定量的附加劑為原材料，用水配制漿液，采用單液系統(tǒng)方式注入，這樣的漿液為單液水泥漿。

其配方為：水泥漿液需摻加復(fù)合外加劑，一種為摻加0.05%三乙醇胺和0.5%氯化鈉。另一種為摻加4%～6%水玻璃和1%～0.5%的氯化鈉。

②水泥——水玻璃雙液漿：由二個系統(tǒng)組成，采用雙液注入工藝。本次注漿采用孔口混合注雙液漿，為了延長凝固時間，增加可注性，防止鉆孔封堵，采用先稀后濃，分級逐步加濃的方法。即每注10～15 t水泥，調(diào)整一次玻璃水及水泥漿的濃度，分級方法為：水泥漿比重1.5左右、玻璃水婆美度20左右；水泥漿和玻璃水的體積比控制在1∶0.5～1∶0.6之間。

水泥——水玻璃雙液漿具有凝膠迅速、結(jié)石率高等優(yōu)點，適宜于大裂隙及動水條件下注漿堵水。

5 注意事項

（1）為了防止下料期間水流對煤巷的沖刷，造成巷道斷面的無限擴(kuò)大，施工中對Z 1、Z2孔采用24 h連續(xù)不間斷下料法，盡可能減少透孔時間，縮短下料間歇時間，實現(xiàn)連續(xù)下料。

（2）采用0.5 cm和1～2 cm兩種石子混合后同時下入，同時加入一定量串珠狀水泥球。

（3）當(dāng)鉆孔水位升高到220 m以上，同時鉆孔下料不暢、發(fā)生井噴等現(xiàn)象時，應(yīng)迅速采取雙液注漿，對巷頂進(jìn)行封堵。

（4）本次注漿采用孔口混合注雙液漿，為了延長凝固時間，增加可注性，防止鉆孔封堵，采用先稀后濃，分級逐步加濃的方法。即每注10～15 t水泥，調(diào)整一次玻璃水及水泥漿的濃度，分級方法為：

①水泥漿比重1.3左右、玻璃水婆美度15～20之間。

②水泥漿比重1.4左右、玻璃水婆美度20～25之間。

③水泥漿比重1.5左右、玻璃水婆美度25～30之間。

（5）注雙液漿期間，水泥漿和玻璃水的體積比控制在1∶0.5～1∶0.6之間。

6 堵水效果分析

（1）從鉆孔水位的變化看注漿效果。

下順槽注漿前初始水位271.20 m，水位標(biāo)高-79.7 m；經(jīng)過反復(fù)注漿，鉆孔水位上升到183.37 m，水位標(biāo)高+8.1 m，比注漿前水位高87.80 m。

上順槽注漿前初始水位257.50 m，水位標(biāo)高-64.0 m。雙液漿封巷前水位上升到189.40 m，水位標(biāo)高+4.1 m，比注漿前水位高68.10 m。經(jīng)過注雙液漿封頂后，水位上升到88.80 m，比注漿前水位高168.70 m。

從鉆孔水位逐漸抬高、造成鉆孔數(shù)次發(fā)生井噴，說明骨料已占用巷道大部分空間，水流形成阻力，過水通道不暢，局部已形成滲透流。

（2）從鉆孔孔口壓力看注漿效果。

鉆孔形成注漿條件后，通過孔口注水，吸水率均大于60 m3/h，并大量吸風(fēng)吸氣。通過注入大量石子后，注水注不進(jìn)去。注漿時孔口壓力隨著注漿次數(shù)的增加，壓力逐漸增大，終壓均達(dá)3 Mpa以上，吸水量均小于40 L/min，達(dá)到了終壓、終量結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

（3）從井下涌水量看注漿效果。

注漿前實測該工作面最大涌水量375 m3/h，注漿工程結(jié)束后實測該工作面涌水量21 m3/h，出水點剩余水量1 m3/h，堵水效果達(dá)99.7%。不僅消除了原突水區(qū)的長期涌水量375 m3/h，為我礦每天節(jié)省排水費1.35萬元（噸排水費1.5元）。

7 結(jié)語

1303工作面通過采用新的“間歇壓入注漿法”徹底封堵了隱伏在上部的礫巖水來水通道。現(xiàn)已經(jīng)過幾個月的考驗未發(fā)生突破現(xiàn)象，根據(jù)井下涌水量觀測數(shù)據(jù)顯示，水量保持在21 m3/h（封堵前巷道原有涌水量20 m3/h），趨于穩(wěn)定，沒有異常的波動變化，確保了礦井安全生產(chǎn)。endprint

③Ζ3孔鉆孔結(jié)構(gòu)。0～215.10 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管214.82 m， 215.10 m～262.66 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管262.50 m。262.60 m～271.80 m。孔徑118 mm，裸孔見巷深度271.80～273.76 m。

④Ζ4孔鉆孔結(jié)構(gòu)。0～215.10 m，孔徑311 mm，下入245 mm護(hù)孔套管215.00 m，215.10 m～262.75 m，孔徑215 mm，下入127 mm注漿套管261.91 m。262.75m～276.80 m?？讖?18 mm，裸孔見巷深度276.80～279.00 m。

第二階段地面注漿封堵階段

Ζ1孔累計下骨料2065 m3，注入水泥810 t。水玻璃59.20 t，鹽8.15 t。

Ζ2孔累計下骨料793 m3，注入水泥739噸。水玻璃98 t，鹽6.55 t。

上順槽累計下骨料2858 m3，注入水泥1549 t。水玻璃157.20 t，鹽14.7 t。

Ζ3孔累計下骨料219 m3，注入水泥479.50 t。水玻璃27.90 t，鹽5.35 t。

Ζ4孔累計下骨料454 m3，注入水泥417 t。水玻璃22.80 t，鹽3.5 t。

下順槽累計下骨料673 m3，注入水泥896.50 t。水玻璃50.70 t，鹽8.85 t。

上、下順槽累計下骨料3531 m3，注入水泥2445.5 t。水玻璃207.9 t，鹽23.55 t。

4個鉆孔注漿結(jié)束后，均進(jìn)行了壓水試驗，鉆孔終壓均達(dá)3 Mpa以上，吸水量均小于40 L/min，壓力持續(xù)時間30 min以上，終壓、終量、持續(xù)時間、結(jié)束注漿時漿液濃度四項指標(biāo)均達(dá)到了結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

4 注漿工藝

（1）注漿方法。本次注漿采用四臺注漿機(jī)同時施工，主要封堵1303工作面上、下順槽巷道，通過充填骨料注漿，封堵過水通道。為了提高注漿質(zhì)量，加大注漿擴(kuò)散半徑，保持注漿通道，盡可能把孔隙充填、采用間歇壓入注漿法。即注入一定量漿液之后，進(jìn)行壓水推漿，然后停一天再注。這種注漿方法，增加了復(fù)注次數(shù)，孔隙受漿機(jī)會多。

（2）注漿參數(shù)選擇。根據(jù)單位吸水量和裂隙（孔隙）率，對每一注漿段的漿液注入量作一估算，對比實際注入量，以判斷注漿充填質(zhì)量，估算時采用下面公式：V=AHIIR2nB。

式中：V為本段漿液預(yù)計注入量（m3），可按水灰比0.75∶1，一噸水泥約可造漿1m3考慮；A為漿液消耗系數(shù)，一般取1、2；H為注漿段巖溶裂隙層厚度（m）；R為漿液有效擴(kuò)散半徑（m）；n為巖溶裂隙率（3%～5%）；B為漿液充填系數(shù)，約為0.7～9；

終壓標(biāo)準(zhǔn)：

按注漿質(zhì)量要求，應(yīng)大于含水層靜水壓力的2倍以上，但同時必須以不引起周圍地層破裂抬動為限，操作時，應(yīng)逐步升壓。壓力值計算方法為：S=Sm+Sg。

式中：S為總壓力值（Mpa）Sm為壓力表讀數(shù)（Mpa）Sg為水位以上水柱壓力值（Mpa）。

（3）漿液濃度（見表1）。

（4）漿液的配制及操作方法。

本次是動水注漿堵水，可以單液水泥漿為主進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)大量跑漿時，可先注砂、石子、然后再注漿。在以上兩種方法無法解決問題時，可考慮雙液漿。

①單液水泥漿以水泥或在水泥中加入一定量的附加劑為原材料，用水配制漿液，采用單液系統(tǒng)方式注入，這樣的漿液為單液水泥漿。

其配方為：水泥漿液需摻加復(fù)合外加劑，一種為摻加0.05%三乙醇胺和0.5%氯化鈉。另一種為摻加4%～6%水玻璃和1%～0.5%的氯化鈉。

②水泥——水玻璃雙液漿：由二個系統(tǒng)組成，采用雙液注入工藝。本次注漿采用孔口混合注雙液漿，為了延長凝固時間，增加可注性，防止鉆孔封堵，采用先稀后濃，分級逐步加濃的方法。即每注10～15 t水泥，調(diào)整一次玻璃水及水泥漿的濃度，分級方法為：水泥漿比重1.5左右、玻璃水婆美度20左右；水泥漿和玻璃水的體積比控制在1∶0.5～1∶0.6之間。

水泥——水玻璃雙液漿具有凝膠迅速、結(jié)石率高等優(yōu)點，適宜于大裂隙及動水條件下注漿堵水。

5 注意事項

（1）為了防止下料期間水流對煤巷的沖刷，造成巷道斷面的無限擴(kuò)大，施工中對Z 1、Z2孔采用24 h連續(xù)不間斷下料法，盡可能減少透孔時間，縮短下料間歇時間，實現(xiàn)連續(xù)下料。

（2）采用0.5 cm和1～2 cm兩種石子混合后同時下入，同時加入一定量串珠狀水泥球。

（3）當(dāng)鉆孔水位升高到220 m以上，同時鉆孔下料不暢、發(fā)生井噴等現(xiàn)象時，應(yīng)迅速采取雙液注漿，對巷頂進(jìn)行封堵。

（4）本次注漿采用孔口混合注雙液漿，為了延長凝固時間，增加可注性，防止鉆孔封堵，采用先稀后濃，分級逐步加濃的方法。即每注10～15 t水泥，調(diào)整一次玻璃水及水泥漿的濃度，分級方法為：

①水泥漿比重1.3左右、玻璃水婆美度15～20之間。

②水泥漿比重1.4左右、玻璃水婆美度20～25之間。

③水泥漿比重1.5左右、玻璃水婆美度25～30之間。

（5）注雙液漿期間，水泥漿和玻璃水的體積比控制在1∶0.5～1∶0.6之間。

6 堵水效果分析

（1）從鉆孔水位的變化看注漿效果。

下順槽注漿前初始水位271.20 m，水位標(biāo)高-79.7 m；經(jīng)過反復(fù)注漿，鉆孔水位上升到183.37 m，水位標(biāo)高+8.1 m，比注漿前水位高87.80 m。

上順槽注漿前初始水位257.50 m，水位標(biāo)高-64.0 m。雙液漿封巷前水位上升到189.40 m，水位標(biāo)高+4.1 m，比注漿前水位高68.10 m。經(jīng)過注雙液漿封頂后，水位上升到88.80 m，比注漿前水位高168.70 m。

從鉆孔水位逐漸抬高、造成鉆孔數(shù)次發(fā)生井噴，說明骨料已占用巷道大部分空間，水流形成阻力，過水通道不暢，局部已形成滲透流。

（2）從鉆孔孔口壓力看注漿效果。

鉆孔形成注漿條件后，通過孔口注水，吸水率均大于60 m3/h，并大量吸風(fēng)吸氣。通過注入大量石子后，注水注不進(jìn)去。注漿時孔口壓力隨著注漿次數(shù)的增加，壓力逐漸增大，終壓均達(dá)3 Mpa以上，吸水量均小于40 L/min，達(dá)到了終壓、終量結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

（3）從井下涌水量看注漿效果。

注漿前實測該工作面最大涌水量375 m3/h，注漿工程結(jié)束后實測該工作面涌水量21 m3/h，出水點剩余水量1 m3/h，堵水效果達(dá)99.7%。不僅消除了原突水區(qū)的長期涌水量375 m3/h，為我礦每天節(jié)省排水費1.35萬元（噸排水費1.5元）。

7 結(jié)語

1303工作面通過采用新的“間歇壓入注漿法”徹底封堵了隱伏在上部的礫巖水來水通道。現(xiàn)已經(jīng)過幾個月的考驗未發(fā)生突破現(xiàn)象，根據(jù)井下涌水量觀測數(shù)據(jù)顯示，水量保持在21 m3/h（封堵前巷道原有涌水量20 m3/h），趨于穩(wěn)定，沒有異常的波動變化，確保了礦井安全生產(chǎn)。endprint