煤礦礦井施工中注漿堵水技術(shù)的應(yīng)用研究

馬名智

摘 要：煤炭資源是一種意義非常關(guān)鍵的資源，它的存在能夠給國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出巨大貢獻(xiàn)，而且能夠為廣大群眾的生活創(chuàng)造極大的便利。然而要想實現(xiàn)煤炭資源的有序開發(fā)，就要做好礦井工作。然而目前我們國家的礦井施工過程中經(jīng)常遇到干擾要素，比如滲漏問題。作者具體地分析了針對礦井開展的注漿堵水工程相關(guān)的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：注漿堵水技術(shù)；黏土水泥漿液；滲水性

中圖分類號：TD822 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0158-02

引言

眾所周知，煤礦是國家的重點(diǎn)礦區(qū)，它能夠為我們帶來豐富的煤炭資源。然而一旦其礦井發(fā)生了滲漏問題的話，就會對其生產(chǎn)工作產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，有時候還會對相關(guān)人員的生命以及財產(chǎn)等造成極大的威脅。當(dāng)前時期的礦井在開采的時候其強(qiáng)度以及深度等都在增加，由于壓力不斷增加，此時其巷道出現(xiàn)變形現(xiàn)象的概率不斷增加，此時就會使得礦井經(jīng)常出現(xiàn)滲漏問題，而一旦出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象的話，我們的生產(chǎn)工作就會受到極大的干擾。為此，相關(guān)人員研究了注漿堵水工藝，通過合理的使用該工藝，我們能夠?qū)B漏問題控制住，能夠確保生產(chǎn)活動不受干擾。

1 礦井注漿工程設(shè)計方案

1.1 合理布局注漿孔

一般來講，我們將注漿半徑控制在9m，保持井筒荒徑和注漿孔圈之間1.3m的距離，依據(jù)其長度設(shè)置3個一樣的孔，分析其偏斜情況，如果不符合施工規(guī)定的話就要對其補(bǔ)孔處理。當(dāng)井筒斷面超過規(guī)定半徑后即可將注漿孔放置在凈徑內(nèi)，保證注漿套管1.3%的平均偏斜率。

1.2 確定深度

在設(shè)計孔的深度的時候一定要和礦井本身的深度對比，一般來講要確保其比井的深度低最少11米左右，一旦達(dá)到了該數(shù)值的話，就會遇到富水層，此時為了確保生產(chǎn)工作的安全，就要運(yùn)用特定材料，其目的是為了確保礦井有良好的水力聯(lián)系，在實際的工作中一定要結(jié)合具體情況確定井底和漿液的間距。

1.3 明確注漿的高度和段高

注漿泵排量、巖層涌水量等條件是決定注漿段高的主要因素，針對普通地層設(shè)計范圍在35～45m之間的段高，針對富水層區(qū)域設(shè)計范圍在25～35m之間的注漿段高。注漿方式采取2種并用的方法，先實施分段下行的模式，達(dá)到注漿全深后轉(zhuǎn)變方式，按照由下到上的順序開始采取分段上行復(fù)注的模式，此時保證平均段高為90m。

1.4 合理使用材料

一般來講，我們都是運(yùn)用泥漿，而對于那些縫隙較為明顯的石灰石最好是加大水泥漿的濃度，只有這樣才可以確保其粘合性強(qiáng)。一般來講，我們多是選用黏土水泥漿，因為它較之于膨脹水泥來說，所需的費(fèi)用較少，而且可注能力強(qiáng)大，不會對生產(chǎn)活動造成污染，所以被大范圍地應(yīng)用到建設(shè)工作之中。

2 礦井注漿工程施工方案

2.1 鉆孔防斜及糾偏

在注漿的過程中，我們一定要控制好其偏斜率。這主要是因為偏斜率會對注漿的品質(zhì)有很大的影響，一般來講我們將該數(shù)值控制在4.8%以下，而針對注漿套管部分的偏斜率要盡量小于1.6%，平均測點(diǎn)距為10.5m，要想做好防斜以及糾偏等活動，就要切實依據(jù)如下的幾個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：第一，確?；彝帘P地十分平整，在安裝的時候要確保設(shè)備的中心保持平行。第二，確保主竿與加重管保持垂直，而且要確保鉆桿與巖芯管也要保持豎直，一般來講要將巖芯管的長度控制在4.5m以內(nèi)。第三，在開展鉆孔工作以前要做好前期準(zhǔn)備活動，比如要測試螺絲是否固定牢靠，只有這樣才可以確保鉆進(jìn)的時候壓力不會有偏差，而且要合理使用鉆向設(shè)備。

如果鉆孔需要糾偏的話，就要使用加重設(shè)備，一般來講要選擇長度較長的巖芯管，而且要使用沒有外齒的鉆頭，假如偏差非常嚴(yán)重的話就要借助特定的糾偏設(shè)備加以處理。

2.2 松軟地層下止?jié){塞的使用原則

在軟土層中使用止?jié){塞的時候，一定要嚴(yán)格遵守如下的幾點(diǎn)：第一，對于那些半徑較小的孔要借助鉆頭處理，對于那些本身半徑就很大的孔，可以在之前的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)募訉捑托辛?。第二，先把黃泥和干草摻雜到一起，拌和均勻以后放到孔種，確保沒有注漿的區(qū)域的搭橋工作開展到位，然后將配置好的漿液注入孔隙里面，而且要保證它的深度控制在13m左右，然后保持不動放置9天，當(dāng)其固結(jié)以后，使用特定大小的鉆頭鉆入水泥之中，把塞子放到注漿孔之中。第三，合理的選擇鉆頭，型號合適的鉆頭會加快施工的速度，確保孔壁具有較高的完整性，對于那些較為松軟的土層，在施工的時候最好是使用四翼鉆頭，處理好之后再借助圓形的鉆頭來處理，其目的是為了擴(kuò)大孔隙的尺寸。第四，在處理下段的時候通常使用高鉆進(jìn)方法，這樣能夠減少用時，而且能避免破壞。第五，為了確保施工符合規(guī)定，要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整三爪止?jié){塞的半徑，從原來的75mm調(diào)整為105mm，加大孔壁鉆進(jìn)深度。

2.3 注漿時要關(guān)注的要點(diǎn)

第一，由于泵壓以及泵量的改變會對注漿工作有很大的影響，因此在最初的時候要將其泵量控制好，一般是不超過145L/min，當(dāng)深度加深之后，再對其增加壓力。對于大吸漿量的情況一般要適當(dāng)?shù)脑黾訚{液的濃度，只有這樣才能夠增加壓力。相反的對于吸漿量較小的情況要適當(dāng)?shù)臏p小濃度，只有這樣才可以確保擴(kuò)散距離等符合工作規(guī)定。第二，必須確定掃孔以及復(fù)注、提鉆的用時，只有這樣才能夠保證漿液以預(yù)期的速率固結(jié)，如果太早或是太晚提鉆的話都會造成嚴(yán)重的問題。而掃孔時間同樣會對漿液有影響，通常我們做好提鉆工作4個小時之后就可以掃孔了。相應(yīng)的復(fù)注時間也要控制好，如果早于規(guī)定的時間處理的話，就會導(dǎo)致固結(jié)體的強(qiáng)度變?nèi)酰喾吹娜绻^了設(shè)定的時間的話就會影響到注漿的速率，通常我們將該時間設(shè)定為一整天。第三，要將孔隙里面的各種氣體都釋放出來，確保注漿工作順利進(jìn)行。如果縫隙里面有氣體的話就會生成壓力，導(dǎo)致注漿工作受到極大的阻礙。當(dāng)我們提出鉆桿的時候，止?jié){塞的壓力就會變小，縫隙相應(yīng)的變小，此時漿液會朝外流，為此我們一定要借助籠頭來處理這些滲出的液體。

2.4 巖層裂隙阻力小、吸漿量大時采取的措施

（1）使用間歇式方法，逐漸升高壓力，直到其符合標(biāo)準(zhǔn)為止。（2）針對大裂隙巖層采取間隙定量注漿方案；（3）通過加大漿液濃度來減少吸漿量。（4）利用膨脹水泥來減弱巖層裂縫阻力，同時采取減少段高的形式，取得良好的填充效果。

3 注漿的工藝流程及安全要求

3.1 注漿的工藝流程

（1）先在礦井附近建立位置合理的造漿系統(tǒng)，借助礦斗的作用來運(yùn)輸泥漿，使得儲水泥漿桶能順利完成對接工作；（2）注漿泵會攪拌均勻所有漿液，將其注入到注漿管中，借助設(shè)備將其注入縫隙中，繼而開展掃孔以及復(fù)注等活動，確保固結(jié)體符合規(guī)定。

3.2 安全要求

第一，對于工作者來講，在具體的開展工作的時候必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和條例，為了防止?jié){液給人體帶來傷害，就要確保在觸碰液體以前做好防護(hù)工作，比如要戴上防護(hù)眼鏡以及專用的手套等。第二，孔口管端部過漿裝置使用完畢后要先將壓強(qiáng)完全降下來以后才能進(jìn)行拆卸活動，因為如果不按照這樣來操作的話，就會導(dǎo)致其中的漿液噴出，危及到相關(guān)人員的安全。第三，為了確保閥門不受損害，如果管線的壓力太大的話就要使用合理的降壓方法。第四，在選擇材料以前，要認(rèn)真分析它們的物化特性，只有測試達(dá)標(biāo)之后才可以使用，以免使用不合理的材料導(dǎo)致施工工作受到極大的影響。第五，要認(rèn)真記錄工作中的各種數(shù)據(jù)內(nèi)容，其目的是為了出現(xiàn)問題的時候可以有數(shù)據(jù)作為參考。第六，要認(rèn)真清理注漿孔，因為其是否潔凈會對后續(xù)的注漿工作有極大的影響，而且還會影響巖面的防滲性能。第七，當(dāng)堵水工作開展好以后要不定時抽查，一般是使用隨機(jī)打孔的形式來開展的。

4 礦井注漿堵水新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 ZGS-1 型水力膨脹式單管止?jié){塞

使用最新開發(fā)和推出的ZGS-1 型水力膨脹式單管止?jié){塞，可膨脹的膠筒外殼與中心管連接，借助花蘭螺母、聯(lián)接鎖栓的力量來鎖緊。膠筒受到液體的壓迫而緊密圍繞孔壁，讓孔壁成形更完整，實踐證明該類型止?jié){塞的效果要優(yōu)于傳統(tǒng)使用的三爪異徑止?jié){塞，通過提高下塞成功率來加強(qiáng)止?jié){作用。

4.2 DSC-1型凍結(jié)壁聲波測厚儀

利用DSC-1型凍結(jié)壁聲波測厚儀來評價注漿效果，它會朝著被測試的巖體釋放聲波，然后把獲得的數(shù)據(jù)返回，和巖體結(jié)構(gòu)特性形成契合?？紤]到采取注漿措施的地層帶有低聲波傳播速度、節(jié)理發(fā)育等特點(diǎn)，因此聲波會被巖體所干擾，導(dǎo)致傳播的速率變慢，而注漿前后的聲波之差是判斷注漿效果的重要標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

通過上文的敘述，我們得知煤礦是國家非常關(guān)鍵的礦體，它們的存在能夠為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入活力。然而目前我們在開展礦井開采工作的時候時常會遇到一些負(fù)面現(xiàn)象，比如礦井滲漏問題。一旦出現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象的話就會給相關(guān)人員的生命以及財產(chǎn)造成極大的威脅。因此為了避免負(fù)面現(xiàn)象發(fā)生，就要積極分析滲漏情況，采用合理的防滲措施。筆者先是分析了以往的礦井注漿策略，然后在這個前提之下論述了很多新工藝。

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