龍王廟煤礦副井表土層段注漿法治理井筒淋水

張 文 軒鳳福

（安徽宿州金獅礦業有限公司龍王廟煤礦，安徽 宿州 234113）

一 井筒概況

龍王廟煤礦設計生產能力45 萬噸/年，為基建礦井，副井2011年5月完工，落底深度485.86米，井筒穿過第四系松散沉積層287.9 米，基巖段為二迭系下石盒子組和山西組煤系地層，巖性由砂巖、泥巖、粉砂巖、砂質泥巖、煤等組成，并以泥巖、粉砂巖為主，不能明顯地劃分含、隔水層（段），其中泥巖、粉砂巖可視為隔水層；含水層的富水性受構造裂隙控制，主要取決于巖層裂隙的發育程度和補給條件，由于巖層裂隙發育具有不均一性，因此富水性也不均一。

二 副井井筒水文地質概況

副井筒穿過第四系松散沉積層，主要有四個含水層位（即四含水），一般以淺黃色、褐黃色粉砂、礫石、砂礫、粘土質砂、細砂為主，主要出水段位于第二、三含水層。

第二含水層厚一般86～88m，底板埋深78～100.7m，含水層厚5.5～39.3m；本組為孔隙型復合承壓含水層，砂巖發育分布不均，富水性也相對強弱不一，以層間水平逕流為主，在局部地帶接受一含的越流補給，水位變化基本與一含升降同步，并滯后一含，據相鄰礦井資料，二含大部分水質較好，水量較豐富，各項指標基本滿足生活飲用水標準。

第三含水層底板埋深159.8～218.5m，含水層厚19.2～99.2m；本組中部有一層厚層粘土將含水層分為上、下兩部分，上部富水性較強，下部富水性較弱。

根據井筒實際揭露情況，煤系地層裂隙不發育，局部地段較發育，但富水性較弱，具有不均一性，不能明顯劃分含隔水（段）的界線。

副井在450m處過F3逆斷層，未有出水現象；井筒完工后整個井筒出水量在6.7m3/h左右，沒有及時背后注漿，安裝期間，由于多處鉆孔穿透井壁，導致井壁滲漏水量增大達15m3/h左右；主要出水點有6 個，分別位于48m、68m、72m、88m、100m、108m，皆為生根梁螺栓孔出水。

從出水位置分析，6個出水點位于第二、第三含水層段內，因此，井筒出水的直接水源是第四系含水層，補給水源是地表水。

三 治理方案的確定及實施效果

本次注漿堵水施工及設計是和中國礦業大學巖土工程新技術發展有限公司合作共同研設的，采用先截后堵、疏堵結合，總體下行、段內上行的注漿方法，分兩段進行，第一段為主要出水段的第四系含水層，采用壁間和破壁注漿，第二段為含煤地層的基巖段，主要以加固井壁為主，采用錨注+錨索梁。

1.質量控制目標

(1)在表土層段保證注漿液對壁間空隙的密實充填，阻斷內外壁之間的水力聯系。

(2)在基巖注漿段壁后形成1～1.5m 厚的封水帷幕，在實現井筒整體防滲效果的同時兼顧對簿弱井壁的加固效果。

2.設計注漿參數

（1）漿液擴散半徑與注漿壓力、漿液濃度及地層等密切相關，根據工程實踐，一般取1.5～2.0m。

（2）注漿孔布置：鉆孔布置呈層狀，每個層位布置注漿管六個，對稱布置，層間距為4m，各層間成梅花形布置，由于重力作用，縱向擴散大于環向，本次注漿孔間距設計為4m（縱）×3m（環）井筒周長約18.8m，依據此原則，井筒每圈布置6 個孔，每4m 布置一圈，上、下兩圈間鉆孔交錯分布。在出水點位置或附近直接造孔，埋設注漿管，進行注漿封水。

（3）孔口管的安裝

孔口管選用∮42mm×500mm，前部加工成長300mm 的馬牙扣，后部加工成50mm 長的絲扣，孔口管與2 寸球閥通過一個長100mm的短節連結，將孔口管的馬牙扣之間部位纏上生麻后，采用固管器推入孔內。

（4）主要技術性能指標：

漿液濃度的調節范圍：10%～15%；起始粘度：1.7～15cp（20℃）；抗滲透性：10-5～10-8m/s；起凝時間：（呈絮狀）1′5″～35′20″；粘結強度：1.7～3.7mPa；固砂強度：1.2～9.5 MPa；膠凝時間：（呈固體）3′10″～447′30″。

若注漿孔出水量大，壓力小或無壓且吸漿大，注漿量達到設計注漿量1/3～1/2時，可選用雙液漿；若壓力高且進漿量小時可用單液漿，但每次注漿終孔封孔必須采用雙液漿。

1.方案的實施

井筒自48m以下開始出水，表土層段到287.9m，主要出水點在48m～108m 段，在出水點截水注漿，每排施工6 個孔，孔深0.6m，主要為背后注漿，注漿壓力為0.5～1.5MPa，瞬間沖擊壓力不大于2.3MPa。

2.注漿效果：

通過注漿施工，封堵了井深48m～287.9m 表土層區段井壁主出水點，效果明顯；注漿結束后，實測井筒出水量1.52m3/h,主要為基巖段水量，表土層段已無出水現象。

通過注漿對井筒表土層段壁后形成封水帷幕，基巖段壁后圍巖裂隙及井壁裂隙得到進一步加固，提高了井筒支護質量。

四 結束語

1.正確分析出水點的直接水源和補給水源，掌握出水區域工程地質和水文地質特點，制定具有針對性的注漿堵水方案，是治理井筒出水成功的主要前提。

2.根據井筒出水點的實際情況，采取科學的布孔方法，選用有效的注漿材料是井筒注漿堵水的關鍵技術。

3.通過本次注漿施工，井筒表土段出水點封堵效果明顯，達到了預期目的，為井筒表土段堵水注漿施工積累了一定的施工經驗。