大采深高水壓條件下礦井注漿堵水技術

（北山礦業發展有限責任公司，廣西 河池 547108）

1 大采深高水壓礦井概況

1.1 井下涌水的危害

礦井由于深度較深，常常穿過地下水層，當礦井防水設計及防水工作存在不足時，難免出現井下涌水的現象。當礦井中出現涌水的地點較淺、出水量較少時，可以通過排水設施排水，保證正常的礦下施工作業、人員設備安全，當井下涌水地點較深、出水量大、出水壓力大的情況時，排水設施難以快速排水，不但影響正常的施工作業，對于礦井結構而言也是非常重大的安全隱患，必須給予足夠的重視。

1.2 大采深高壓礦井突水特點

大采深高水壓礦井由于其自身穿透的地下水層多、礦井周圍地下水壓力大，常常出現出水量大、水壓力大、速度快的情況，采用傳統的先疏干、后采礦的效果較差，因此常常采取注漿堵水的方法來改善突水情況。

2 注漿材料研究

2.1 無機注漿材料

最早的無機注漿材料為硅酸鹽水泥，其造價較低、注漿效果較好，對于環境的污染較小，但水泥注漿材料的缺點是穩定性差、漿液凝固時間長、流失嚴重。水泥注漿材料既能夠用于巖土加固，又能夠用于地下防滲。水泥注漿材料的水灰比較大，根據實際情況不同，在0.5～2.0左右，由于硅酸鹽水泥的凝結時間較快，可以在水泥注漿材料中摻入適當的速凝劑或者緩凝劑，滿足施工需求。膨潤土作為粘土中的重要成分，具有極強的水化能力、膨脹性和分散性，由膨潤土制成的注漿材料其沉淀析水性小，應用較廣。

粉煤灰水泥注漿料是在水泥漿中摻入粉煤灰，由于粉煤灰價格低且具有二次水化的性質，摻入水泥漿中可以減少水泥用量，對于降低水泥注漿材料的價格、提高注漿材料結石體的強度有一定的作用。

水玻璃水泥注漿材料有兩種比例，一種是水泥為主，水玻璃為輔，水玻璃起到了速凝劑的作用，其摻量為3%～5%的水泥質量；另一種是的水玻璃比例較高，水玻璃與水泥摻量相近。水玻璃水泥注漿材料對于水壓大、水流快或者要求漿液凝結時間短、且具有一定強度的堵水情況適應性較好。

2.2 有機注漿材料

聚氨酯類注漿材料在注入地下之后，能夠與水發生反應生成聚氨酯泡沫體，對于地基加固和防滲堵漏具有明顯作用。聚氨酯類注漿材料的優勢較多，聚氨酯類注漿材料的粘度較低、施工性能好，結石體的強度較高，適合在動水條件下的施工，并且對于環境污染小，耐久性能好。

丙烯酰胺類是通過主劑丙烯酰胺與過硫酸胺等引發劑組成的，其能夠完全溶于水中，相較于其他注漿材料而言，注漿施工性最好，且凝結時間能夠精確控制，從幾秒鐘至幾小時都可以實現。

木質素類注漿材料包括鉻木素漿材和硫木素漿材，是通過在造紙廢液中加入固化劑形成的注漿材料。價格較為低廉，但鉻木素漿材的毒性較大，相關的研究工作已經能夠使其從有毒降低為低毒。

3 大采深高水壓注漿技術

3.1 注漿方法

注漿的一般方法是通過注漿管將注漿液注入地下，根據實際情況選擇對于注漿液進行加壓，如工作面預注漿法。

工作面預注漿法分為分段上行式注漿和分段下形式注漿，根據鉆孔工作的不同而區分，其中上行式注漿的鉆孔一次到位，直接鉆至設計深度，并自下而上分段注漿；分段下形式注漿是先鉆一段孔，并注漿，然后再次鉆孔和注漿，直至達到設計深度。

3.2 注漿防護工藝

注漿過程中的防護工藝對于施工人員安全、工程順利進展都有重要意義。如設置孔口防突水裝置，在注漿前，安裝通管和壓蓋，并保證輸漿管的聯通。在注漿時依次關閉泄漿閥、打開孔口管、打開輸漿管閥。

3.3 鉆孔護壁工藝

鉆孔護壁可以保證鉆孔質量。防止出現因孔壁出現剝離等現象而造成夾土等工程質量問題。通常情況下，清水可以作為鉆孔的沖洗液，在破碎巖體中，出現局部剝落會造成鉆孔困難，嚴重時能夠卡住鉆頭，當巖層容易剝離時，可以采取注漿護壁的工藝，保證鉆孔質量。

3.4 注漿壓力

注漿壓力是保證注漿半徑的重要措施，由于漿液在巖土縫隙中間分布并不均勻，其漿液分布半徑由滲透系數、漿液濃度、注漿壓力以及巖土的裂縫開度等情況有關，目前注漿半徑的相關理論研究仍在進行中，尚無確切的理論計算公式。通常根據經驗來判斷，如一般取10m左右。

在注漿過程中，注漿壓力能夠使漿液克服阻力，達到更好的擴散效果。在注漿過程中，注漿壓力會隨著周圍地質情況而發生改變，可以分為初始壓力、過程壓力和終值壓力。過程壓力一般控制在1.5～2.0倍的靜水壓力，是大裂隙逐漸縮小、小裂隙開始充填的過程。終值壓力在注漿末期時的壓力，一般為2.5～3.0倍的靜水壓力，當注漿量減少而注漿壓力升高時，應當保持注漿壓力一段時間，目的是將填滿的空隙進一步壓實。當壓力曲線明顯升高之后，標志著注漿工作已經接近結束。

3.5 注漿濃度

注漿漿液的濃度直接關系到漿液的可注性和結石強度，一般是先稀后濃，通過合理調整漿液濃度來適應不同的裂隙。應當根據注漿段附近巖土的吸水性來調節注漿的濃度，對于吸水率較大的情況，可以適當降低注漿濃度，節約注漿成本。此外，應當選取合適的注漿種類，如單液水泥漿與水泥水玻璃雙液漿的濃度不同。

3.6 注漿管理

注漿堵水技術管理對于注漿質量十分重要，由于注漿工程施工周期較長、涉及專業較多、風險也較高，必須加強注漿工作的管理，確保礦井的安全生產。必須對于注漿工程的施工技術路線、施工工藝、注漿參數進行完善，對于注漿工程中的問題應當及時調整，保證注漿工作的安全可靠、技術可行、經濟合理。

4 結語

注漿堵水技術關系到礦井的安全生產，由于大采深高水壓條件下礦井的水文地質條件復雜，本文總結的大采深高水壓條件下礦井的注漿堵水技術雖不全面，但對于相關的工程人員仍具有一定的參考價值。同時，相關的研究工作仍應繼續，相關的工程設計、施工人員應當加強先進技術與理念的學習，保證注漿堵水技術能夠不斷的發展與應用。

[1]李文光,冀東,孫英安.千米深盲豎井下行前進式注漿堵水施工技術[J].金屬礦山,2014(09):30-34.

[2]王雪峰.多水礦山地下采礦注漿堵水技術及案例分析[J].金屬礦山,2014(08):129-133.