滲漏水綜合治理方法在寺河礦主斜井中的應(yīng)用

宋俊波

（晉煤集團(tuán)寺河礦，山西 晉城 048000）

山西省晉城無(wú)煙煤集團(tuán)礦業(yè)有限責(zé)任公司寺河礦是國(guó)家“九五”期間重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，寺河礦于1996年12月30日開(kāi)工建設(shè)，2002年11月8日通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收正式投產(chǎn)。2006年寺河礦井改擴(kuò)建（二期）工程開(kāi)始實(shí)施建設(shè)，新增一個(gè)西井區(qū)，2012年二期改擴(kuò)建工程進(jìn)行了驗(yàn)收投產(chǎn)。目前寺河礦生產(chǎn)能力為9.00 Mt/a，其中西井區(qū)為4.00 Mt/a，東井區(qū)為5.00 Mt/a。

由于礦井服務(wù)年限較長(zhǎng)［1］，寺河礦東主斜井55～80 m段井壁頂部及幫部滲漏水嚴(yán)重，該區(qū)域巷道內(nèi)襯為砌石結(jié)構(gòu)，壁厚615 mm，砌石石塊尺寸約為200 mm×400 mm。該區(qū)域多年來(lái)一直出現(xiàn)滲漏水，但滲漏水量較小，2018年6月滲漏水量急劇增大，多數(shù)砌石縫隙漏水，且較多漏水點(diǎn)中含有泥沙。長(zhǎng)此以往必將造成東主斜井井筒后壁空洞，嚴(yán)重威脅井筒安全，極易造成井筒垮塌、皮帶停運(yùn)、礦區(qū)停產(chǎn)等危害，將造成很大的損失。

1 方案設(shè)計(jì)

2018年6月，綜合分析漏水情況后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況提出采用“井下化學(xué)注漿+地面袖閥管注漿”相結(jié)合的綜合治理理念。傳統(tǒng)注漿工藝一般采用水泥單液或水泥水玻璃雙液注漿,其材料為大分子顆拉狀,無(wú)法滲透巖層內(nèi)微小的裂隙；其次凝固時(shí)間長(zhǎng),注漿壓力小，擴(kuò)散范圖小,凝固后會(huì)產(chǎn)生縮水空隙；另外傳統(tǒng)注漿的材料為脆性材科，應(yīng)力變化時(shí),會(huì)產(chǎn)生新的裂縫［2］。該理念與傳統(tǒng)注純水泥漿堵水工藝相比，能徹底解決東主斜井井筒滲漏水問(wèn)題。先進(jìn)行井下化學(xué)注漿［3］封堵漏水，防止水流對(duì)壁后土體繼續(xù)侵蝕造成壁后土體流失的同時(shí)，保證地面注漿不會(huì)從井下流失，節(jié)約材料；再進(jìn)行地面袖閥管注漿，對(duì)井下化學(xué)注漿未封堵完成的滲水位置進(jìn)行再次封堵，同時(shí)又對(duì)井筒壁后進(jìn)行充填，對(duì)路面地基土體也有加固增強(qiáng)作用。

1.1 井下化學(xué)注漿

井下化學(xué)注漿采用XT301丙烯酸鹽灌漿材料。該灌漿材料是一種以丙烯酸鹽為主體成分的水性灌漿材料。由三組份組成：丙烯酸鹽(A組分)、引發(fā)劑(B組分)、促進(jìn)劑(C組分)。B、C組分按1:1溶于水后，再與A組分按1:1混合后可直接通過(guò)灌漿泵灌入漿體，固化后形成一種彈性凝膠體，對(duì)各種結(jié)構(gòu)的滲漏水處理效果良好，該化學(xué)注漿已在陜北礦業(yè)公司袁大灘礦主井注漿堵水工程及天地王坡煤業(yè)有限公司鐵路專用線隧道注漿堵水工程均應(yīng)用過(guò)，且堵水效果良好。由于每個(gè)鉆孔注漿控制范圍為2000 mm×4000 mm，故鉆孔間距按2000 mm×4000 mm進(jìn)行布置，結(jié)合本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際滲漏水情況，井下化學(xué)注漿預(yù)計(jì)鉆孔500個(gè)，注化學(xué)漿液10000 kg。

圖1 井下化學(xué)注漿孔位布置平面

該化學(xué)注漿材料特點(diǎn)：可灌性好，粘度極低；施工性能良好，固化時(shí)間快；凝結(jié)體具有一定的彈性；粘結(jié)性能好；抗?jié)B性能好；屬于非燃品，非爆物，不污染環(huán)境，無(wú)毒性。該化學(xué)材料專用于處理井下或隧道的滲漏水點(diǎn)。

1.2 地面袖閥管注漿

地面袖閥管注漿不同于一般的采空區(qū)注漿，施工時(shí)進(jìn)行分層多次注漿，分層注漿保證了漿液從孔口至孔底均可得到有效擴(kuò)散，多次注漿保證漿液在治理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散，避免造成漿液流失。綜合考慮井筒尺寸及現(xiàn)場(chǎng)情況，注漿孔按間距3.9 m，排距2 m，每排3個(gè)鉆孔進(jìn)行布置，在砌石與混凝土段接茬處加密至5個(gè)鉆孔（在3個(gè)鉆孔中間等間距增加2個(gè)鉆孔）。袖閥管注漿預(yù)計(jì)鉆孔86個(gè)，進(jìn)尺900 m，注漿量350 m3。

圖2 袖閥管注漿法的工作原理

2 方案實(shí)施

2.1 井下化學(xué)注漿

（1）開(kāi)槽

沿砌石結(jié)構(gòu)滲漏水縫隙將原砌筑的砂漿剔除，深度約30～50 mm，寬度為原縫寬，并用清水清洗干凈。

（2）鉆孔

沿井筒頂部及側(cè)壁滲漏水縫隙每隔30～500 mm用風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)鉆孔，孔徑14 mm，鉆孔深度150 mm，鉆孔完成后在孔內(nèi)埋設(shè)注漿嘴（8 mm全鋁止水針頭），用堵漏王等固化材料進(jìn)行固管，最終將滲漏水流引至注漿嘴內(nèi)流出。

（3）埋嘴

在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴（8 mm鋁管），并用堵漏材料將灌漿嘴周?chē)c孔壁之間封閉密實(shí)，將滲漏水引至管頭內(nèi)流出。

（4）灌漿

丙烯酸鹽灌漿材料，采用手搖灌漿泵灌注，灌漿壓力為0.3～0.5 MPa，盡可能多灌漿液，以保證漿液填充至內(nèi)襯與土體的空隙處，堵塞滲漏水的通道，保證滲漏水治理的效果。

（5）拆嘴

灌漿完畢，觀察是否還存在滲漏水的現(xiàn)象。如確認(rèn)不再滲漏則清理干凈已固化的溢漏出的灌漿液后，鑿除灌漿管并用堵漏材料封閉。

2.2 地面袖閥管注漿

（1）地面注漿孔鉆孔采用GX-1型鉆機(jī)鉆進(jìn)，孔徑130 mm，全孔下入Φ76 mm鋼管改裝成的袖閥管進(jìn)行注漿。袖閥管具體作法為：①在Φ76 mm鋼管側(cè)壁上采用穿孔機(jī)進(jìn)行鉆孔，孔徑Φ12 mm，間距0.4 m，每個(gè)斷面鉆6個(gè)孔，并用膠圈封閉；②孔口鋼管采用電弧焊焊接法蘭盤(pán)固定注漿芯管，進(jìn)行封閉注漿。袖閥管內(nèi)設(shè)6分管作為注漿芯管，注漿時(shí)壓力不宜大于0.5 MPa。

（2）注漿工藝采用全孔間歇式分層注漿方法。漿液采用水灰比=1:1的純水泥漿，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。采用孔口壓蓋或下特制止?jié){塞的方式注漿，可多次掃孔，重復(fù)注漿，有利于保證注漿效果。

單孔注漿施工順序：制漿→泵壓輸送→泵量、泵壓及孔口壓力觀測(cè)記錄→受注層分次注漿→達(dá)到設(shè)計(jì)要求后注漿管上提至下一注漿層位→循環(huán)進(jìn)行以上過(guò)程→達(dá)到單孔注漿結(jié)束壓力或達(dá)到定量后結(jié)束。

3 結(jié)語(yǔ)

1）總結(jié)

該項(xiàng)目工程造價(jià)為190萬(wàn)元。2018年6月項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中主要完成工程量為：井筒化學(xué)注漿注漿孔600個(gè)，注化學(xué)漿液10440 kg；地面袖閥管注漿鉆孔84個(gè)，總進(jìn)尺730.8 m，注純水泥漿液402.62 m3。

注漿前，東主斜井井口以下55～80 m段25 m范圍滲漏水嚴(yán)重，尤其架空乘人裝置一側(cè)頂部有多個(gè)大股水流漏水點(diǎn)，其余區(qū)域也均有大面積淋水現(xiàn)象。

采用“井下化學(xué)注漿+地面袖閥管注漿”相結(jié)合的治理方法進(jìn)行滲漏水治理，治理完成后，通過(guò)2018年7月至2019年12月期間觀察，該區(qū)域滲漏水已得到有效控制，堵水效果良好，已無(wú)任何滲漏水現(xiàn)象。為東主斜井輸煤皮帶安全運(yùn)營(yíng)創(chuàng)造了良好生產(chǎn)條件。

2）展望

“井下化學(xué)注漿+地面袖閥管注漿”相結(jié)合的治理理念可在斜井筒、立井井筒及輸煤隧道等滲漏水嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)行推廣應(yīng)用。也可將井下化學(xué)注漿方法單獨(dú)應(yīng)用于井下滲漏水嚴(yán)重處。

地面袖閥管注漿用于地面矸石山或采空區(qū)的加固及防滅火處理。廣泛應(yīng)用可為礦山環(huán)境恢復(fù)治理及井下安全文明生產(chǎn)提供優(yōu)越的作業(yè)環(huán)境。