千米立井基巖段壁后注漿技術與研究

袁 華

肥城礦業集團梁寶寺二號井籌建處，山東 濟寧 272404

煤炭屬于不可再生的重要資源，由于逐年開發，淺部的煤炭儲量日益減少，近年開發的煤炭資源埋深已超過-1000m水平，立井井筒建設所面臨的深部基巖防治水問題亦日趨復雜，封堵水的技術難度也越來越大， 本文主要針對井壁壁后漿展開探討。

梁寶寺煤礦二號井為肥城礦業集團有限責任公司在巨野礦區籌建的大型礦井，位于濟寧市嘉祥縣城西北約25km處，設計生產能力1.2Mt/a。礦井采用立井開拓方式，布設主、副、風3個井筒。其中風井井筒基巖段采用鉆爆法施工，需穿過二疊系石盒子組含水巖層，單一M5（第五層砂巖水）含水層單孔涌水量高達56m3/h ～185m3/h，為確保井壁質量和施工安全，在對基巖段含水層分布狀況和涌水規律進行深入分析的基礎上，對工作面進行了探水預注漿。通過注漿改造，風井井筒全斷面揭露M5含水層時，涌水量僅余9m3/h。為減小壁后涌水對生產造成的排水負擔，需要對M2～M5含水層壁后涌水進行封注。

以風井-630m～-681m段壁后注漿為例：

1 布孔方式及數量

在井壁上先找出水點，根據出水點布孔，孔深0.7m～1.0 m，孔口管長度為600mm～800mm，外露長度為50mm～80mm。漏水量較大的接茬處，在距接茬500mm左右上下交錯布置孔口管，先注漿加固接茬，再根據現場情況選擇鉆注，若孔內無水，可不設孔口管，但必須用水泥砂漿灌實，以防井壁通過鉆孔漏水。注漿孔布置采用三花孔或五花孔。

2 注漿材料

井壁壁后注漿堵漏時采用水泥—水玻璃雙液漿與高分子材料馬麗散E進行封堵，水玻璃選用濃度為40波美度、模數為2.4～2.8的水玻璃。

注漿漿液均選用山水牌P.O42.5 水泥加膨脹劑制作，并且在漿液內再加其它特殊配方組份，當進漿困難時水泥選用超細水泥；水泥漿水灰比在1.5:1～0.8:1之間調整，水泥漿與水玻璃配比為1:1～1:0.8，凝膠時間一般為60s到幾分鐘不等。

由于砂巖含水層進漿量差，較大的注漿壓力會對井壁造成破壞，所以當較大的井壁出水點得到封注以后，采用高分子馬麗散E對剩余較小出點水進行封注。

馬麗散堵漏劑是由法國浩坷偉博公司生產的一種高科技產品，是兩種成份組成的高分子聚亞膠脂產品，用于地層的加固與水流的封閉。它具有極好的粘合力，能與地層產生高度粘合，有良好的柔韌性能承受隨后的地層運動。注入巖層后，其粘度混合物液體狀態保持幾十秒或幾分鐘到十幾分鐘，滲透到細小的縫隙并膨脹膠結，從而有效的加固和密封處理區域。它在加入一定量的加速劑后，可提高反應速度。遇水產生關聯反應，進一步膨脹發泡生成多元網狀封閉彈性體，產生二次滲壓，膨脹倍數倍，更好的封閉縫隙，達到止漏目的。

馬麗散E具有以下特點：

1）高度成品化。馬麗散屬于高分子反應材料，本產品用25kg塑料桶分裝，運輸方便，打開就可使用，方便施工；

2）運輸量小，經濟數果明顯。設備和原料運輸方便，能一次到位，不需要專門的設備和鋪設管道；

3）可四季施工，無污染。馬麗散對施工地點要求低，只要有風源即可，該材料反應后，生成惰性泡沫；

4）費用合理。馬麗散有很高的膨脹率，以小用量達到最大的效果，從而費用經濟、合理；

5）施工設備簡單，易操作。該產品只需要一臺專用泵和一支混合槍，施工工藝簡單易行。工藝簡單，操作方便，現場施工要求不高，能快速、高效地達到堵漏的目的；

6）利用馬麗散對漏水區封堵，其密閉性好，堵水率能達到90%～95%，同時，由于其具有可塑性能隨著地層的變化而變化，不會壓裂，產生裂隙，可與地層形成一致的壽命，徹底改變以前做密封的效果，解決了傳統施工中施工量大、勞動強度高、易漏水、易壓裂、壽命期短等間題，減輕了工人勞動強度，提高了密閉性和承壓能力，取得了良好的經濟效益和社會數益。

3 施工順序

為了保證注漿質量和提高注漿堵水或加固的效果，應確定合理的施工順序。它主要是根據施工對象、水文地質條件、漏水或加固區段的情況和注漿目的等因素來確定。

井壁漏水區段位于含水砂層，多為集中漏水而且漏水量較大時，注漿作業應自上而下，這樣，淋水少，施工條件好。

當井壁漏水范圍與壁后含水層的厚度基本一致時，應在含水層頂板和底板的層界面位置先行注漿，造成兩個隔水層帷幕。然后在這兩個帷幕之間進行注漿。由于這兩個注漿帷幕把漏水區和無水區隔離后，即可避免驅散地下水。如果壁后充填質量不好，井壁漏水時，應根據漏水區段的位置，采用上述的施工順序。

在井筒中井壁漏水和需要加固的位置有幾個區段，而且這幾個區段無水力聯系。注漿的施工順序，對井筒而言自上而下，對每一個區段則應根據前述情況來確定。

4 壁后注漿總結

當礦井掘砌通過多個含水層時，井壁注漿顯得尤為重要。一是井筒多個含水層淋水疊加數值會越來越大，加大了排水工作量；二是井壁淋水會相對影響井壁澆注質量。

在井筒井壁注漿的施工進程中，總結經驗如下：

1）在含水層的掘進過程中，安排專業技術人員，下井觀看并記錄出水點的方位、標高，并繪制成圖，以便以后采取針對性的注漿方案；

2）注漿終孔壓力一般取3MPa，壓力過大，容易對井壁造成破壞；

3）先使用水泥—水玻璃雙液漿對井壁淋水進行封注，再采用高分子材料馬麗散E進行封注；

4）含水層掘砌段要相應提高混凝土的標高，以加強井壁強度。

風井-630m～-681m段井壁淋水19m3/h，該段壁后注漿共使用普通425水泥15t，馬麗散E7t，成功的將淋水減小至1.6m3/h，取得了另人滿意的結果。為下段的井筒掘砌施工創造了良好的施工條件。

[1]王國際.注漿技術理論與實踐.1版，2008，8.

[2]張德棟.煤礦實用地質.1版，2007，8.

[3]曹劍鋒.專門水文地質學.3版，2006，5.