立井井筒注漿堵水技術(shù)研究

麻然彬（呼倫貝爾市財政投資評審中心，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

立井井筒注漿堵水技術(shù)研究

麻然彬
（呼倫貝爾市財政投資評審中心，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

對于復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的基巖井筒，采用注漿施工不僅可大大改善作業(yè)條件，簡化施工工序，加快建井速度，而且可以降低施工成本，通過進(jìn)行注漿達(dá)到封水和加固井壁的良好效果。

立井；井筒涌水；壁后注漿；注漿工藝

注漿堵水技術(shù)是煤礦立井井筒防治水最重要的手段之一，對于新建井筒來說，理想的防治水方案應(yīng)該采取以堵為主、排水為輔的防治水措施。振興二礦在副井井筒施工期間巷道要穿過兩層含水層，各含水層的富水性極不均一，在井筒通過或接近含水層時，對含水層進(jìn)行注漿封堵，確保井筒施工過程中不出現(xiàn)涌水，減少井筒建設(shè)期間排水費(fèi)用，增大礦井的抗災(zāi)能力。

1　工程概況

振興二礦是鄭煤集團(tuán)技改礦井。為滿足生產(chǎn)需要，需新建一副井，該副井凈直徑6.5 m，采用砼澆支護(hù)，凈斷面積33.16m2，井底車場標(biāo)高為+34.0m，井深190.0m。副井井筒處松散層厚度 113.9m。自上而下分為兩個含水層組，第一含水層組為二迭系山西組砂巖含水層，該組有2～3層較厚的灰色細(xì)中粒砂巖組成，累厚15.5米，是二1煤層頂板直接含水層；第二含水層組為第三系泥灰?guī)r含水層，距井口70m，該含水層組以灰色泥質(zhì)為主，夾灰白色、紫紅色鈣質(zhì)黎土和礫石層，厚86.5米，巖溶發(fā)育，同時該區(qū)段跟三李斷層較近，巖層較破碎，出水性較強(qiáng)。井筒施工施工采用淺孔爆破的方式作業(yè)，采用強(qiáng)度為C25混凝土澆注，井壁厚400mm。井筒澆注后，隨井筒向下施工，爆破作業(yè)使上下裂隙連通，導(dǎo)致工作面涌水逐漸增大。施工至45m處涌水量達(dá)到12.7m3/h，施工至70m處涌水量達(dá)到18.8m3/h。根據(jù)現(xiàn)場觀測研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致井筒滲、漏水的主要原因?yàn)楸诤罅严豆赐ǎ畯木谄隹p漏出。經(jīng)研究決定采用壁后注漿的方式進(jìn)行堵水。

2　注漿方案

在涌水位置，自上而下逐段進(jìn)行注漿，即采用分段下行式進(jìn)行壁后注漿，這種方式能夠改善注漿作業(yè)條件。在各分段內(nèi)，先注底部再注上部，可控制漿液不向下滲漏，保證充填密致，提高注漿效果。

3　注漿關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)［1-2］

注漿技術(shù)主要參數(shù)包括井壁強(qiáng)度校驗(yàn)、注漿孔布置、注漿量、注漿壓力、注漿漿液配比等內(nèi)容。

3.1井壁強(qiáng)度校驗(yàn)

P—注漿部位井壁能夠承受的最大壓力，MPa；

K—井壁材料的允許抗壓強(qiáng)度，M Pa。

A—井筒壁厚，mm；

R0—井筒的凈半徑，m。

B—井壁材料極限抗壓強(qiáng)度，MPa；

n—安全系數(shù)，取2。

3.2注漿孔布置

注漿孔眼深穿過內(nèi)壁和夾層，進(jìn)入外壁不超過100mm，每水平均布8個眼，上、下水平孔應(yīng)錯開，注漿管采用φ32無縫鋼管制作，長度根據(jù)壁厚加工，打入孔內(nèi)，外露長度50mm。

3.3注漿漿液配比

采用水泥—水玻璃雙液漿液（42.5級普通硅酸鹽水泥和模數(shù)為2.4～3.2濃度為35～45°Bé堿性水玻璃）進(jìn)行注漿。前期，利用水泥漿單液注漿，水灰比前期為1：0.8，后期為1：1；封孔時為增加封孔的質(zhì)量，提高封孔效果，采用水泥—水玻璃雙液漿封孔，水泥漿與水玻璃比為1：0.3～1：0.5。

3.4注漿壓力

在那個物資緊缺的年代里，沒有圖書，沒有玩具，少有零食，所有玩具都是原生態(tài)自創(chuàng)的。黃河灘上不缺紅泥巴，伙伴們常常圍坐在一起，兩兩做對手，把軟軟的泥巴做成碗狀，托在手掌，猛力扣在地上，碗底被氣流沖破，泥點(diǎn)子濺得人滿臉滿身。在歡呼聲中，對手拿泥巴把洞補(bǔ)上，最后誰手里的泥巴多，誰就是贏家。硬硬的紅泥巴有特別之處，像揉面一樣揉到不開裂，然后放到泥模型里，可以印出各種立體圖形。立體圖形印出來了，就放在樹蔭下陰干。誰的泥模型種類最多，誰就能引來眾多的交換者。

注漿壓力的大小與注漿孔靜水壓力的大小及巖層裂隙發(fā)育程度等因素有關(guān)有關(guān)。注漿壓力太大，會造成漿液浪費(fèi)。因此，正確選擇注漿壓力及合理控制單孔注漿量，是注漿成功與否的關(guān)鍵。一般注漿終壓取工作面靜水壓力的2～2.5倍。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，注漿壓力2MPa，為靜水壓力的2倍。

3.5注漿量計算

式中 ∶α，λ—漿液損失系數(shù)（λ取1.3）；

R—漿液擴(kuò)散半徑（R取3m）；

H—注漿孔深度（H取2m）；

n，η—巖層孔隙率（η取1.8%）；

β—漿液有效充填系數(shù)（β取0.8）；

V—需充填的體積，m3。

漿液注入量用上式計算，其數(shù)量為1.32m3。

4　注漿施工

4.1注漿施工工藝流程

注漿工藝流程為：打孔→制漿→注漿→掃孔→下一段注漿或復(fù)注。

4.2注漿工藝

使注漿漿液上、下水平串通可保證注漿效果，為達(dá)到這一目可采用上水平注漿孔作檢查孔的方式，上水平安裝閘閥并打開，然后在下水平注漿。注漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢查間隙溝通情況，確定注漿量及漿液的濃度，逐孔壓水后，記錄同水平孔的流量和壓力，壓水量較大的孔作為同一水平第一注漿孔進(jìn)行注漿。

選定注漿孔后，打開其余孔的閘閥，同一水平孔出現(xiàn)冒漿后，將閘閥逐一關(guān)閉，若壓力和流量無顯著變化且無跑漿時，可適當(dāng)提高漿液量的配級，但壓力應(yīng)控制在終壓范圍內(nèi)；若已達(dá)到終壓，進(jìn)漿量很小時（小于3L/min）說明該注漿孔達(dá)到注漿標(biāo)準(zhǔn)，注漿完成，可進(jìn)行封孔。

注漿結(jié)束后，井筒涌水量降為1.34m3/h，使井筒涌水顯著降低，及大的改善了施工的條件，建井施工進(jìn)度和質(zhì)量有了可靠的保證。

［1］李海燕.立井工作面預(yù)注漿止?jié){墊的設(shè)計與施工技術(shù)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，36（03）:48-50.

［2］徐栓祥.龍固礦深立井高壓大流量工作面止?jié){墊和“巖帽”的設(shè)計研究［J］.山東煤炭科 技，2009（04）:136-137.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.090

麻然彬（1964-），男，回族，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，本科，講師，主要從事投資評審工作。