核桃峪煤礦主斜井筒錨噴井壁壁后綜合注漿治水技術(shù)

惠金衛(wèi) 梁戈龍

摘要：本文介紹了核桃峪礦主斜井筒穿洛河組巨厚孔隙裂隙承壓含水層段錨噴井壁壁后綜合注漿治水的技術(shù)方法，并對(duì)施工中存在的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了分析，總結(jié)了注漿治水技術(shù)的實(shí)施情況及取得的治水效果，積累了一定的錨噴井壁壁后注漿治水經(jīng)驗(yàn)，為隴東及彬長(zhǎng)煤田治理同類問題提供了對(duì)策。

關(guān)鍵詞：錨噴井壁;巨厚孔隙裂隙承壓含水層;壁后綜合注漿

一、引言

核桃峪煤礦主斜井井口標(biāo)高+922m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度5853m，分上下兩段，上段長(zhǎng)2873m，下段長(zhǎng)2980m，坡度-7°，支護(hù)方式錨網(wǎng)噴砼+錨索，噴砼厚度150mm，巷道為半圓拱型，凈寬5.6m，凈高4.1m，凈斷面積19.6 m2。井筒斜穿井田五個(gè)含水層，其中穿平均400m巨厚洛河組孔隙裂隙承壓含水層段井筒長(zhǎng)為3200m，導(dǎo)致井筒涌水量較大，經(jīng)2018年1月份實(shí)測(cè)，主斜井筒涌水量為730.4m3/h（其中上段522.5 m3/h，下段207.9 m3/h）。為解決涌水分散、水量大，排水費(fèi)用高，對(duì)設(shè)備沖淋銹蝕嚴(yán)重、長(zhǎng)期淋水沖刷井筒質(zhì)量差等問題，決定對(duì)主斜井上段涌水量較大的1270m-2760m段井筒進(jìn)行注漿治水試驗(yàn)。

二、地質(zhì)條件

井田位于鄂爾多斯盆地慶陽單斜南部，南鄰彬縣一黃陵坳陷帶，地層自老而新有三疊系、侏羅系、白堊系和第四系。井田總體為一向北西方向平緩傾斜的復(fù)式單斜構(gòu)造，地層傾角一般在5°～10°之間。地下水主要有第四系松散層潛水和下白堊統(tǒng)碎屑巖潛水及承壓水，侏羅系直羅組碎屑巖承壓水，侏羅系延安組碎屑巖承壓水，三疊系延長(zhǎng)群碎屑巖承壓水。其中下白堊統(tǒng)洛河組均厚400m，屬富水性中等的巨厚含水層，對(duì)礦井建設(shè)影響較大，其他含水層富水性較差。

三、施工工藝

采用壁后注漿封堵井壁漏水和高壓深孔滲透帷幕注漿相結(jié)合的方式進(jìn)行治水，首先對(duì)基巖段漏水井壁采用壁后注漿，重點(diǎn)對(duì)集中滲漏出水點(diǎn)進(jìn)行注漿封堵，減少井壁的出水量，然后進(jìn)行高壓深孔滲透注漿，通過漿液的高壓擠壓提高漿液的滲透力，達(dá)到切斷滲漏水通道、封堵水源的目的，同時(shí)對(duì)破壞松散巖體、裂隙進(jìn)行了充填和加固。注漿孔間距3m，排距6m（具體可根據(jù)漿液擴(kuò)散情況現(xiàn)場(chǎng)微調(diào)），以頂板中心為點(diǎn)向兩幫均勻布孔，淺孔深2m-4m，深孔深為10m-20m，對(duì)局部集中出水段加密布孔，同時(shí)為避免驅(qū)散地下水，造成試驗(yàn)區(qū)域外涌水量增加，每100m布設(shè)3排截水孔，排距3m，孔距2m，孔深15-21m。

注漿材料選取，考慮到井筒掘進(jìn)期間曾進(jìn)行過水泥、水玻璃預(yù)注漿，已對(duì)圍巖的孔隙-微裂隙的連續(xù)性進(jìn)行了破壞，若繼續(xù)單一采用傳統(tǒng)的顆粒性注漿材料，漿液不易滲透到孔隙-微裂隙內(nèi)，不能達(dá)到預(yù)期效果，經(jīng)過孔隙裂隙注漿理論分析與現(xiàn)場(chǎng)試注，本工程選取了鈣溶液、酰胺等新型稀水型注漿液、水玻璃等化學(xué)漿及水泥漿動(dòng)態(tài)調(diào)配、綜合運(yùn)用的方法，確保注漿治水效果。

四、施工新技術(shù)、新材料、新工藝應(yīng)用

1、壁后注漿封堵井壁漏水和高壓深孔滲透帷幕注漿相結(jié)合，分區(qū)域、分階段注漿技術(shù)的應(yīng)用

本注漿方案改變了傳統(tǒng)井壁注漿思維和注漿方法，優(yōu)化了傳統(tǒng)注漿工藝，采用深、淺孔并舉、分區(qū)域、分階段注漿，從根源切斷涌水通道，達(dá)到治表治本目的，徹底治理涌水含水層。即：首先對(duì)基巖段漏水井壁采用下行式壁后注漿，重點(diǎn)對(duì)集中滲漏出水點(diǎn)進(jìn)行注漿封堵，達(dá)到控制井壁出水量的要求。然后分區(qū)域布設(shè)截水孔，形成止水帷幕，避免驅(qū)散地下水，造成試驗(yàn)區(qū)域外涌水量增加。再采用上行式高壓深孔滲透注漿，布置深孔、高壓注漿，通過漿液的高壓擠壓提高漿液的滲透力，達(dá)到切斷滲漏水通道、封堵水源的目的。同時(shí)利用漿液在裂隙中的膠結(jié)作用，使破壞松散巖體、裂隙重新膠結(jié)成整體，形成一個(gè)可以承受外載的注漿殼，充分發(fā)揮其自穩(wěn)能力，達(dá)到加固和堵水的雙重目的。最后采取檢查補(bǔ)注的方式，對(duì)較大出水點(diǎn)封堵后，暴露出的小型出水點(diǎn)，進(jìn)行封堵，切斷滲漏水通道，達(dá)到控制井壁出水量要求。

2、井筒砼底板下鵝卵石墊層加固及下部含水巖層大孔徑注漿改造綜合治水技術(shù)的應(yīng)用

斜井注漿工程，巷道底板歷來是注漿的難點(diǎn)，也是決定注漿效果好與壞的重點(diǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)砼底板不承壓，到處漏漿或者注漿引起底鼓，導(dǎo)致注漿效果差等問題。尤其本工程砼底板下部鋪有約300mm-800mm厚鵝卵石墊層，該墊層孔隙大、透水性好，實(shí)際可看作井筒底板下部一層貫穿的含水層，無法找到出水源頭，致使施工中頻繁出現(xiàn)卡鉆、滑鉆、掉鉆、漏漿、跑漿等嚴(yán)重影響注漿堵水效果的現(xiàn)象。為此，采用了井筒砼底板下鵝卵石墊層加固及下部含水巖層注漿改造綜合治水技術(shù)，即先用水泥單液漿對(duì)砼底板下鵝卵石墊層進(jìn)行注漿加固，鉆孔間排距為2m×4m，孔深以打透砼底板進(jìn)入墊層為宜，使砼底板和鵝卵石墊層成為密實(shí)、不透水的整體。然后采用潛孔鉆機(jī)在底板布設(shè)大孔徑注漿孔進(jìn)行下部巖層注漿改造，鉆孔開孔直徑110mm，終孔直徑90mm，套管直徑89mm，孔口管直徑108mm，孔深15m，鉆孔間排距視擴(kuò)散效果而定。鉆進(jìn)過程中，見水即停鉆注漿，待壓力達(dá)到6Mpa且漿液凝固后，恢復(fù)鉆進(jìn)，如此往復(fù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)鉆孔深度而無明顯涌水，以此降低砼底板以下15m范圍內(nèi)含水巖層孔隙率和透水性，達(dá)到改造含水巖層目的，使得井筒砼底板下部涌水得到有效的控制。

五、注漿治水效果對(duì)比

經(jīng)實(shí)測(cè)，本工程實(shí)施后主斜井筒涌水量為518m3/h（其中上段313.1 m3/h，下段位204.9 m3/h），與注漿前實(shí)測(cè)涌水量730.4m3/h（其中上段522.5 m3/h，下段207.9 m3/h）相比井筒上段涌水降低209.4m3/h。

六、結(jié)語

1、壁后注漿封堵井壁漏水和高壓深孔滲透帷幕注漿相結(jié)合，分區(qū)域、分階段注漿技術(shù)，可有效降低錨網(wǎng)噴支護(hù)井巷涌水量，對(duì)同類型地質(zhì)條件與支護(hù)方式井巷壁后注漿工程具有重要的指導(dǎo)借鑒意義。

2、砼底板下鵝卵石墊層加固及下部含水巖層大孔徑注漿改造綜合治水技術(shù)可解決斜井巷道底板不承壓、漏漿，導(dǎo)致注漿效果差等問題。

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（作者單位：華能慶陽煤電有限公司核桃峪煤礦）