淺析井筒工作面注漿工程技術的應用

摘要：簡要井筒工作面注漿施工過程、方法、取得的效果以及施工過程中出現的部分問題和解決方法。

關鍵詞：工作面注漿、施工方法、骨料配比、出現的問題及解決方法。

基建礦井針對井筒基巖段含水層多，涌水量大的問題，井筒施工時，一般都采用地面預注漿或工作面預注漿的方法，在井筒周圍形成封水帷幕，以利于井筒的掘砌施工。具體到某一個井筒是采用地面預注漿，還是工作面預注漿，要根據井筒檢查孔的水文地質資料確定。當含水層較多，層位分散，預計涌水量較大時，宜采用地面預注漿；當含水層較少，預計涌水量也不大時，則可采用工作面預注漿，以保證注漿效果，盡量縮短建井工期。下文介紹某煤礦三個井筒工作面注漿施工方案和過程。

1 特性簡介

1.1 斷層：與礦井邊界斷層相交，且斷層落差較大，傾角較大，裂隙比較發育，易導通上下含水層，灰色、微綠、夾少量紫斑、雜色泥質結構，巖石有受擠壓現象，裂隙滑面發育，巖石裂隙破碎。

1.2 煤頂板含水層：灰色微綠、細粒結構，石英、長石為主，裂隙發育，分選中等、堅硬。

2 注漿方案和過程

2.1 方案

（1）主井：二次分解注漿

（2）風井：一次全注漿

（3）副井：一次分層注漿

2.2 注漿前準備工作

井筒施工至注漿設計位置后，永久支護跟至工作面。若無法跟至工作面，可以采取臨時噴漿支護，然后清理工作面，做好打鉆前準備。先將工作面按止漿墊設計刷大，然后澆筑混凝土止漿墊。為防止工作面出水對混凝土施工質量產生影響，考慮添加適量減水劑，添加量根據安裝截水槽將淋水導入吊盤水箱。若工作面涌水較大，無法施工普通止漿墊，應采用止漿墊下鋪設濾水層的方法施工止漿墊。濾水層采用碎石鋪設，待止漿墊澆筑好并養護一段時間后可以在工作面搭設鉆機平臺。

2.3 過程

（1）主井計劃鉆進79m，鉆深308+79=387m。實際鉆進及出水量：1#孔67m、3m/h；2#孔74m、20.8m/h；3#孔75m、2m/h；4#孔68m、2m/h；5#孔79m、21m/h；6#孔74m、1.5m/h。

（2）風井計劃鉆進47m，鉆深310+47=357m。第一鉆1#鉆孔至42.5m時，出水2m/h，注漿。其余5個鉆孔進47m均無水。

（3）副井借鑒主、風井的注漿方案和后來的施工成果，利用一個止閥墊對含水層及以上的破碎帶分層注漿。第一層：計劃鉆進39m，鉆深301+39=340m，實際第一鉆7#孔鉆進33m時出水12m/h，開始注漿，其余鉆孔鉆進39m均無水。第二層：計劃鉆進60m，鉆深301+60=361m，實際第一鉆5#孔鉆進55m時出水25m/h，開始注漿，其余鉆孔鉆進60m均無水。

3 注漿采用的方法

設計壓力：一次注漿的終壓為9MPa，分層的一次為10MPa、二次為9MPa。

采用方法：

（1）工作面鋪設止漿墊、預埋6個、8個孔口管（φ108×6mm無縫鋼管加工，長4m，預埋3.5m），孔口管向外徑向角3°，切向角120°。

（2）地面注漿，井筒附近放置注漿機，通過高壓管，根據注漿的終壓輸送6個配比漿液（2：1、1.5：1、1.25：1、1：1、0.75：1、0.6：1）。

4 選用骨料、配比合理使用

因注漿治水需要漿液擴散較為廣泛，采用散裝32.5復合硅酸鹽水泥 、56Be/水玻璃、工業用NaCl粗鹽。注漿過程中觀察井筒上下壓力表的壓力變化，高壓注漿管的波動幅度及震動頻率，判斷其輸送漿液的大致范圍，及時調整漿液的配比，達到既能節省投資又能圓滿注漿的目的。

5注漿質量檢驗

5.1 施工過程檢驗

注漿質量評價指標包括：是否按設計要求施工，設計更改的原因及執行情況，特殊問題的處理。單孔檢驗包括：一是單孔在注漿過程中，其注漿流量、注漿壓力隨時間的變化，從這種變化可分析巖體裂隙發育的程度及帷幕形成情況；二是單孔注漿前后的壓力試驗，通過計算壓水吸水量及其變化可評價注漿效果。

5.2 壓水試驗

將最后一個注漿孔作為壓水試驗孔，在注漿前及注漿后分別進行壓水試驗，每次壓水試驗都做兩個壓力點，分別記錄壓水過程中的壓力和流量，穩定時間不低于30min。并分別計算地層的滲透系數，然后利用公式計算井筒的涌水量，評定注漿效果。

5.3 注漿效果及比較

主井第一次注漿掘進后井壁淋水2m？/h，原最大出水量21m？/h，效率為85.7%；二次注漿后無水，效率為100%。副井二次注漿后無水，效率為100%。風井一次全注漿掘進中出水1m？/h，效率為96%，進尺一段時間后無水。

風井與主井之間有一大斷層，一次全注漿效果顯著，巖隙充填比較飽滿，整體性良好。主井因地質條件復雜，巖層傾角較大，致使最后一孔出現卡鉆桿現象。只有采用一層分解注漿，影響了工程進度，副井結合前兩井的優點，取其成功經驗，利用一個止漿墊，對斷層和煤層預注漿，達到了最理想的結果，既節省了時間又節約了投資。

6 注漿中易出現的問題及部分解決方法

因漿液屬于混合物，有微型顆粒，流通輸送中存在滯存現象，尤其在高壓端通于壓力表接口處、安全閥接口處較為明顯。經常出現因堵塞爆裂輸出管與活塞缸體結合處的密封及沖掉高壓輸出管。采用間歇性吸收清水沖刷的方法，因是高壓很容易沖掉滯存的水泥，給整體注漿不會帶來任何影響。天氣較寒冷，為防止每次注漿后管內存有積水，結冰減少漿液流通斷面，利用風壓接入高壓輸液軟管，吹出管內附存的水，給下次注漿創造了條件。儲液池中混合后的漿液利用4寸鋼管接上壓風，不停吹動漿液，防止其沉淀或結塊。

7 結論

采用注漿堵水，雖然注漿量比較高，投入了一定的成本，但若能合理設計及施工，能徹底達到預期效果，方便了施工，提高了安全系數。井筒巖性較差、斷層傾角較大，此次注漿鞏固了井筒周圍的巖性，增強了井筒的整體強度，增大了抗斷層對井筒的剪切力，使井筒在今后的生產中能夠遠遠地超過服務年限。

參考文獻：

《立井井筒地面預注漿工程注漿孔施工技術規范》、《井筒地面預注漿工程驗收規范》

謝玉兵（1983-），男，安徽省淮南市人，民 族：漢 職稱：工程師，學歷：大學本科。研究方向：煤炭工程技術。