淺析井筒工作面注漿工程技術(shù)的應(yīng)用

摘要：簡要井筒工作面注漿施工過程、方法、取得的效果以及施工過程中出現(xiàn)的部分問題和解決方法。

關(guān)鍵詞：工作面注漿、施工方法、骨料配比、出現(xiàn)的問題及解決方法。

基建礦井針對井筒基巖段含水層多，涌水量大的問題，井筒施工時(shí)，一般都采用地面預(yù)注漿或工作面預(yù)注漿的方法，在井筒周圍形成封水帷幕，以利于井筒的掘砌施工。具體到某一個(gè)井筒是采用地面預(yù)注漿，還是工作面預(yù)注漿，要根據(jù)井筒檢查孔的水文地質(zhì)資料確定。當(dāng)含水層較多，層位分散，預(yù)計(jì)涌水量較大時(shí)，宜采用地面預(yù)注漿；當(dāng)含水層較少，預(yù)計(jì)涌水量也不大時(shí)，則可采用工作面預(yù)注漿，以保證注漿效果，盡量縮短建井工期。下文介紹某煤礦三個(gè)井筒工作面注漿施工方案和過程。

1 特性簡介

1.1 斷層：與礦井邊界斷層相交，且斷層落差較大，傾角較大，裂隙比較發(fā)育，易導(dǎo)通上下含水層，灰色、微綠、夾少量紫斑、雜色泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖石有受擠壓現(xiàn)象，裂隙滑面發(fā)育，巖石裂隙破碎。

1.2 煤頂板含水層：灰色微綠、細(xì)粒結(jié)構(gòu)，石英、長石為主，裂隙發(fā)育，分選中等、堅(jiān)硬。

2 注漿方案和過程

2.1 方案

（1）主井：二次分解注漿

（2）風(fēng)井：一次全注漿

（3）副井：一次分層注漿

2.2 注漿前準(zhǔn)備工作

井筒施工至注漿設(shè)計(jì)位置后，永久支護(hù)跟至工作面。若無法跟至工作面，可以采取臨時(shí)噴漿支護(hù)，然后清理工作面，做好打鉆前準(zhǔn)備。先將工作面按止?jié){墊設(shè)計(jì)刷大，然后澆筑混凝土止?jié){墊。為防止工作面出水對混凝土施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，考慮添加適量減水劑，添加量根據(jù)安裝截水槽將淋水導(dǎo)入吊盤水箱。若工作面涌水較大，無法施工普通止?jié){墊，應(yīng)采用止?jié){墊下鋪設(shè)濾水層的方法施工止?jié){墊。濾水層采用碎石鋪設(shè)，待止?jié){墊澆筑好并養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后可以在工作面搭設(shè)鉆機(jī)平臺。

2.3 過程

（1）主井計(jì)劃鉆進(jìn)79m，鉆深308+79=387m。實(shí)際鉆進(jìn)及出水量：1#孔67m、3m/h；2#孔74m、20.8m/h；3#孔75m、2m/h；4#孔68m、2m/h；5#孔79m、21m/h；6#孔74m、1.5m/h。

（2）風(fēng)井計(jì)劃鉆進(jìn)47m，鉆深310+47=357m。第一鉆1#鉆孔至42.5m時(shí)，出水2m/h，注漿。其余5個(gè)鉆孔進(jìn)47m均無水。

（3）副井借鑒主、風(fēng)井的注漿方案和后來的施工成果，利用一個(gè)止閥墊對含水層及以上的破碎帶分層注漿。第一層：計(jì)劃鉆進(jìn)39m，鉆深301+39=340m，實(shí)際第一鉆7#孔鉆進(jìn)33m時(shí)出水12m/h，開始注漿，其余鉆孔鉆進(jìn)39m均無水。第二層：計(jì)劃鉆進(jìn)60m，鉆深301+60=361m，實(shí)際第一鉆5#孔鉆進(jìn)55m時(shí)出水25m/h，開始注漿，其余鉆孔鉆進(jìn)60m均無水。

3 注漿采用的方法

設(shè)計(jì)壓力：一次注漿的終壓為9MPa，分層的一次為10MPa、二次為9MPa。

采用方法：

（1）工作面鋪設(shè)止?jié){墊、預(yù)埋6個(gè)、8個(gè)孔口管（φ108×6mm無縫鋼管加工，長4m，預(yù)埋3.5m），孔口管向外徑向角3°，切向角120°。

（2）地面注漿，井筒附近放置注漿機(jī)，通過高壓管，根據(jù)注漿的終壓輸送6個(gè)配比漿液（2：1、1.5：1、1.25：1、1：1、0.75：1、0.6：1）。

4 選用骨料、配比合理使用

因注漿治水需要漿液擴(kuò)散較為廣泛，采用散裝32.5復(fù)合硅酸鹽水泥 、56Be/水玻璃、工業(yè)用NaCl粗鹽。注漿過程中觀察井筒上下壓力表的壓力變化，高壓注漿管的波動(dòng)幅度及震動(dòng)頻率，判斷其輸送漿液的大致范圍，及時(shí)調(diào)整漿液的配比，達(dá)到既能節(jié)省投資又能圓滿注漿的目的。

5注漿質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1 施工過程檢驗(yàn)

注漿質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)包括：是否按設(shè)計(jì)要求施工，設(shè)計(jì)更改的原因及執(zhí)行情況，特殊問題的處理。單孔檢驗(yàn)包括：一是單孔在注漿過程中，其注漿流量、注漿壓力隨時(shí)間的變化，從這種變化可分析巖體裂隙發(fā)育的程度及帷幕形成情況；二是單孔注漿前后的壓力試驗(yàn)，通過計(jì)算壓水吸水量及其變化可評價(jià)注漿效果。

5.2 壓水試驗(yàn)

將最后一個(gè)注漿孔作為壓水試驗(yàn)孔，在注漿前及注漿后分別進(jìn)行壓水試驗(yàn)，每次壓水試驗(yàn)都做兩個(gè)壓力點(diǎn)，分別記錄壓水過程中的壓力和流量，穩(wěn)定時(shí)間不低于30min。并分別計(jì)算地層的滲透系數(shù)，然后利用公式計(jì)算井筒的涌水量，評定注漿效果。

5.3 注漿效果及比較

主井第一次注漿掘進(jìn)后井壁淋水2m？/h，原最大出水量21m？/h，效率為85.7%；二次注漿后無水，效率為100%。副井二次注漿后無水，效率為100%。風(fēng)井一次全注漿掘進(jìn)中出水1m？/h，效率為96%，進(jìn)尺一段時(shí)間后無水。

風(fēng)井與主井之間有一大斷層，一次全注漿效果顯著，巖隙充填比較飽滿，整體性良好。主井因地質(zhì)條件復(fù)雜，巖層傾角較大，致使最后一孔出現(xiàn)卡鉆桿現(xiàn)象。只有采用一層分解注漿，影響了工程進(jìn)度，副井結(jié)合前兩井的優(yōu)點(diǎn)，取其成功經(jīng)驗(yàn)，利用一個(gè)止?jié){墊，對斷層和煤層預(yù)注漿，達(dá)到了最理想的結(jié)果，既節(jié)省了時(shí)間又節(jié)約了投資。

6 注漿中易出現(xiàn)的問題及部分解決方法

因漿液屬于混合物，有微型顆粒，流通輸送中存在滯存現(xiàn)象，尤其在高壓端通于壓力表接口處、安全閥接口處較為明顯。經(jīng)常出現(xiàn)因堵塞爆裂輸出管與活塞缸體結(jié)合處的密封及沖掉高壓輸出管。采用間歇性吸收清水沖刷的方法，因是高壓很容易沖掉滯存的水泥，給整體注漿不會帶來任何影響。天氣較寒冷，為防止每次注漿后管內(nèi)存有積水，結(jié)冰減少漿液流通斷面，利用風(fēng)壓接入高壓輸液軟管，吹出管內(nèi)附存的水，給下次注漿創(chuàng)造了條件。儲液池中混合后的漿液利用4寸鋼管接上壓風(fēng)，不停吹動(dòng)漿液，防止其沉淀或結(jié)塊。

7 結(jié)論

采用注漿堵水，雖然注漿量比較高，投入了一定的成本，但若能合理設(shè)計(jì)及施工，能徹底達(dá)到預(yù)期效果，方便了施工，提高了安全系數(shù)。井筒巖性較差、斷層傾角較大，此次注漿鞏固了井筒周圍的巖性，增強(qiáng)了井筒的整體強(qiáng)度，增大了抗斷層對井筒的剪切力，使井筒在今后的生產(chǎn)中能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過服務(wù)年限。

參考文獻(xiàn)：

《立井井筒地面預(yù)注漿工程注漿孔施工技術(shù)規(guī)范》、《井筒地面預(yù)注漿工程驗(yàn)收規(guī)范》

謝玉兵（1983-），男，安徽省淮南市人，民 族：漢 職稱：工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科。研究方向：煤炭工程技術(shù)。