魯新礦井副井高分子材料注漿堵水技術(shù)研究

方獻(xiàn)輝時(shí)磊

（河南工程咨詢監(jiān)理有限公司，河南 鄭州 450000）

魯新礦井副井高分子材料注漿堵水技術(shù)研究

方獻(xiàn)輝1時(shí)磊2

（河南工程咨詢監(jiān)理有限公司，河南 鄭州 450000）

針對(duì)魯新礦井副井淋水現(xiàn)象嚴(yán)重情況，采用標(biāo)本兼治的注漿方案，以封堵井壁涌水為主，加固井壁為輔。采用單液和水泥-水玻璃雙液聯(lián)合注漿方式，由注漿封堵之前的13m3/h降低至0.5m3/h，注漿效果明顯。為方便注漿作業(yè)施工，在罐籠頂部搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，提高注漿作業(yè)效率。

井筒涌水；注漿堵水；壁后注漿

1 工程概況

魯新礦井年生產(chǎn)能力500萬(wàn)噸，副井井筒設(shè)計(jì)凈直徑為7.0m，井口設(shè)計(jì)永久標(biāo)高為+872.5m,井筒全深為333.63m，井筒凈斷面面積38.465m2。井筒的表土段及基巖風(fēng)化帶均采用凍結(jié)法施工，凍結(jié)深度為271m。主要出水點(diǎn)有七處，涌水量為13m3/ h，部分出水點(diǎn)有壓力。副井涌水對(duì)提升設(shè)備影響較大，且存在一定水害風(fēng)險(xiǎn)，增加排水費(fèi)用，冬季期間井筒結(jié)冰，影響通風(fēng)和運(yùn)輸。給煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)極大安全隱患。

其中第四系表土層有出水點(diǎn)兩處，新近系砂礫巖及砂巖地層有出水點(diǎn)兩處，白堊系煤系地層有出水點(diǎn)兩處，火山角礫巖及火成巖地層有出水點(diǎn)一處。主要出水點(diǎn)均在標(biāo)高+752.5m以上。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出水點(diǎn)的分析，多數(shù)出水點(diǎn)均在井壁合茬縫附近處。

2 注漿材料選及其擇止水方法

2.1 注漿材料

理想的注漿材料應(yīng)滿足以下要求：（1）粘度低、流動(dòng)性和可注性好，能進(jìn)入細(xì)小裂隙；（2）漿液凝固時(shí)間易調(diào)節(jié)；（3）穩(wěn)定性好，在流動(dòng)過程中不產(chǎn)生分層、離析現(xiàn)象；（4）漿液固化體無(wú)收縮現(xiàn)象，結(jié)實(shí)率高，結(jié)石體抗?jié)B性好；（5）固化體抗水侵蝕能力強(qiáng)；（材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉）。

普通水泥單液漿是指普通硅酸鹽水泥中按比例加入一定量的水及相應(yīng)的外加劑經(jīng)攪拌而成的漿液。其主要特點(diǎn)是漿液凝固后具有較高的抗壓強(qiáng)度，能有效地提高地層的承載能力，且其抗?jié)B性能好，材料來(lái)源豐富，注漿工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。雙液漿亦稱CS漿液是指以水泥和水玻璃為主劑，兩者按一定比例采用雙液方式注入，必要時(shí)加入附加劑形成的注漿材料。水泥-水玻璃雙液漿具有材料來(lái)源廣、價(jià)格適宜、凝膠時(shí)間可控等優(yōu)點(diǎn)。

魯新煤礦副井此次注漿綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益與注漿效果，最終選擇水泥水玻璃雙液混合注漿方式。首先向孔內(nèi)注入單液水泥漿，然后用水泥水玻璃封堵孔口。水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度為38-42°Be，水泥漿（水和水泥體積）比0.6∶1—1∶1。水泥—水玻璃雙液漿配比3∶1—5∶1。

2.2 注漿方法

針對(duì)井筒井壁的出水段含水層特點(diǎn)及出水情況，采用下行式分段截堵，散點(diǎn)專注等方法。在操作過程中根據(jù)實(shí)際情況合理掌握注漿壓力、控制注漿量。

魯新煤礦副井此次注漿主要作業(yè)平臺(tái)位于罐籠頂部，單液泵和雙液泵位于風(fēng)井頂部地面，漿液通過軟管輸送到工作平臺(tái)。注漿管必須用雙股鐵絲每個(gè)5m困扎一次，捆在在梯子間處。

圖1 罐籠頂部作業(yè)平臺(tái)

注漿堵水主要作業(yè)流程為：井下施工人員乘罐籠到注漿位置，使用風(fēng)錘開孔（孔徑42mm，孔深500-4 000mm），安裝孔口管，安設(shè)高壓球閥，球閥連接混合器與注漿管路，開啟注漿泵進(jìn)行壓水，打開球閥，注入混合漿液，運(yùn)用水泥-水玻璃雙液封孔。

注漿管埋設(shè)開孔后將事先加工好的注漿孔口管馬牙扣端纏上麻絲，抹上鉛油絲扣端上好套管，用大錘將注漿管砸入孔內(nèi)，下放孔內(nèi)不小于500mm,管套擰下，將球閥安裝到注漿孔口管的絲頭上。注漿前先壓水試驗(yàn)，球閥和高壓混合氣接好后開動(dòng)注漿泵用清水沖孔，并做耐壓試驗(yàn)。根據(jù)施工規(guī)范要求，注漿壓力為靜水壓力的1.5-2倍為準(zhǔn)。

此次注漿采用興城市注漿泵廠生產(chǎn)的2TGZ-60/210型雙液注漿泵，該注漿泵最大可提供21MPa的注漿壓力。

注漿時(shí)調(diào)配好的水泥漿和水玻璃事先貯存在兩個(gè)容器內(nèi)，將注漿機(jī)兩個(gè)吸漿軟管分別放置在裝有水泥漿和水玻璃的容器內(nèi)，漿液在注漿泵內(nèi)混合并被壓入注漿管，混合漿液在壓力作用下迅速進(jìn)入導(dǎo)管并通過導(dǎo)管上預(yù)先打的小孔充滿注漿孔，如圖2所示。

圖2 注漿工藝流程示意圖

3 注漿施工效果分析

此次注漿共使用水泥155噸，水玻璃10噸。取得顯著注漿堵水效果，注漿結(jié)束后，對(duì)井筒涌水進(jìn)行測(cè)定，副井井筒涌水量由原來(lái)的15m3/h降低至0.3m3/h。杜絕了井筒因涌水而帶來(lái)的重大安全隱患，同時(shí)也對(duì)井壁進(jìn)行了有效的加固。安全目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益得到最大發(fā)揮，達(dá)到了標(biāo)本兼治的預(yù)期效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

此次注漿堵水在注漿材料和注漿工藝都得到了有效的創(chuàng)新運(yùn)用，堵水效果極佳。在罐籠頂部搭設(shè)工作平臺(tái)不僅有利于提升注漿作業(yè)施工效率，而且還能更好地提高注漿質(zhì)量。

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