立井井筒注漿堵水技術研究

麻然彬（呼倫貝爾市財政投資評審中心，內蒙古 呼倫貝爾 021000）

立井井筒注漿堵水技術研究

麻然彬
（呼倫貝爾市財政投資評審中心，內蒙古 呼倫貝爾 021000）

對于復雜水文地質條件下的基巖井筒，采用注漿施工不僅可大大改善作業條件，簡化施工工序，加快建井速度，而且可以降低施工成本，通過進行注漿達到封水和加固井壁的良好效果。

立井；井筒涌水；壁后注漿；注漿工藝

注漿堵水技術是煤礦立井井筒防治水最重要的手段之一，對于新建井筒來說，理想的防治水方案應該采取以堵為主、排水為輔的防治水措施。振興二礦在副井井筒施工期間巷道要穿過兩層含水層，各含水層的富水性極不均一，在井筒通過或接近含水層時，對含水層進行注漿封堵，確保井筒施工過程中不出現涌水，減少井筒建設期間排水費用，增大礦井的抗災能力。

1　工程概況

振興二礦是鄭煤集團技改礦井。為滿足生產需要，需新建一副井，該副井凈直徑6.5 m，采用砼澆支護，凈斷面積33.16m2，井底車場標高為+34.0m，井深190.0m。副井井筒處松散層厚度 113.9m。自上而下分為兩個含水層組，第一含水層組為二迭系山西組砂巖含水層，該組有2～3層較厚的灰色細中粒砂巖組成，累厚15.5米，是二1煤層頂板直接含水層；第二含水層組為第三系泥灰巖含水層，距井口70m，該含水層組以灰色泥質為主，夾灰白色、紫紅色鈣質黎土和礫石層，厚86.5米，巖溶發育，同時該區段跟三李斷層較近，巖層較破碎，出水性較強。井筒施工施工采用淺孔爆破的方式作業，采用強度為C25混凝土澆注，井壁厚400mm。井筒澆注后，隨井筒向下施工，爆破作業使上下裂隙連通，導致工作面涌水逐漸增大。施工至45m處涌水量達到12.7m3/h，施工至70m處涌水量達到18.8m3/h。根據現場觀測研究發現，導致井筒滲、漏水的主要原因為壁后裂隙勾通，水從井壁砌縫漏出。經研究決定采用壁后注漿的方式進行堵水。

2　注漿方案

在涌水位置，自上而下逐段進行注漿，即采用分段下行式進行壁后注漿，這種方式能夠改善注漿作業條件。在各分段內，先注底部再注上部，可控制漿液不向下滲漏，保證充填密致，提高注漿效果。

3　注漿關鍵技術參數［1-2］

注漿技術主要參數包括井壁強度校驗、注漿孔布置、注漿量、注漿壓力、注漿漿液配比等內容。

3.1井壁強度校驗

P—注漿部位井壁能夠承受的最大壓力，MPa；

K—井壁材料的允許抗壓強度，M Pa。

A—井筒壁厚，mm；

R0—井筒的凈半徑，m。

B—井壁材料極限抗壓強度，MPa；

n—安全系數，取2。

3.2注漿孔布置

注漿孔眼深穿過內壁和夾層，進入外壁不超過100mm，每水平均布8個眼，上、下水平孔應錯開，注漿管采用φ32無縫鋼管制作，長度根據壁厚加工，打入孔內，外露長度50mm。

3.3注漿漿液配比

采用水泥—水玻璃雙液漿液（42.5級普通硅酸鹽水泥和模數為2.4～3.2濃度為35～45°Bé堿性水玻璃）進行注漿。前期，利用水泥漿單液注漿，水灰比前期為1：0.8，后期為1：1；封孔時為增加封孔的質量，提高封孔效果，采用水泥—水玻璃雙液漿封孔，水泥漿與水玻璃比為1：0.3～1：0.5。

3.4注漿壓力

在那個物資緊缺的年代里，沒有圖書，沒有玩具，少有零食，所有玩具都是原生態自創的。黃河灘上不缺紅泥巴，伙伴們常常圍坐在一起，兩兩做對手，把軟軟的泥巴做成碗狀，托在手掌，猛力扣在地上，碗底被氣流沖破，泥點子濺得人滿臉滿身。在歡呼聲中，對手拿泥巴把洞補上，最后誰手里的泥巴多，誰就是贏家。硬硬的紅泥巴有特別之處，像揉面一樣揉到不開裂，然后放到泥模型里，可以印出各種立體圖形。立體圖形印出來了，就放在樹蔭下陰干。誰的泥模型種類最多，誰就能引來眾多的交換者。

注漿壓力的大小與注漿孔靜水壓力的大小及巖層裂隙發育程度等因素有關有關。注漿壓力太大，會造成漿液浪費。因此，正確選擇注漿壓力及合理控制單孔注漿量，是注漿成功與否的關鍵。一般注漿終壓取工作面靜水壓力的2～2.5倍。根據經驗，注漿壓力2MPa，為靜水壓力的2倍。

3.5注漿量計算

式中 ∶α，λ—漿液損失系數（λ取1.3）；

R—漿液擴散半徑（R取3m）；

H—注漿孔深度（H取2m）；

n，η—巖層孔隙率（η取1.8%）；

β—漿液有效充填系數（β取0.8）；

V—需充填的體積，m3。

漿液注入量用上式計算，其數量為1.32m3。

4　注漿施工

4.1注漿施工工藝流程

注漿工藝流程為：打孔→制漿→注漿→掃孔→下一段注漿或復注。

4.2注漿工藝

使注漿漿液上、下水平串通可保證注漿效果，為達到這一目可采用上水平注漿孔作檢查孔的方式，上水平安裝閘閥并打開，然后在下水平注漿。注漿前進行壓水試驗，檢查間隙溝通情況，確定注漿量及漿液的濃度，逐孔壓水后，記錄同水平孔的流量和壓力，壓水量較大的孔作為同一水平第一注漿孔進行注漿。

選定注漿孔后，打開其余孔的閘閥，同一水平孔出現冒漿后，將閘閥逐一關閉，若壓力和流量無顯著變化且無跑漿時，可適當提高漿液量的配級，但壓力應控制在終壓范圍內；若已達到終壓，進漿量很小時（小于3L/min）說明該注漿孔達到注漿標準，注漿完成，可進行封孔。

注漿結束后，井筒涌水量降為1.34m3/h，使井筒涌水顯著降低，及大的改善了施工的條件，建井施工進度和質量有了可靠的保證。

［1］李海燕.立井工作面預注漿止漿墊的設計與施工技術［J］.煤炭科學技術，2008，36（03）:48-50.

［2］徐栓祥.龍固礦深立井高壓大流量工作面止漿墊和“巖帽”的設計研究［J］.山東煤炭科 技，2009（04）:136-137.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.090

麻然彬（1964-），男，回族，內蒙古呼倫貝爾人，本科，講師，主要從事投資評審工作。