核桃峪煤礦主斜井筒錨噴井壁壁后綜合注漿治水技術

惠金衛 梁戈龍

摘要：本文介紹了核桃峪礦主斜井筒穿洛河組巨厚孔隙裂隙承壓含水層段錨噴井壁壁后綜合注漿治水的技術方法，并對施工中存在的技術難點進行了分析，總結了注漿治水技術的實施情況及取得的治水效果，積累了一定的錨噴井壁壁后注漿治水經驗，為隴東及彬長煤田治理同類問題提供了對策。

關鍵詞：錨噴井壁;巨厚孔隙裂隙承壓含水層;壁后綜合注漿

一、引言

核桃峪煤礦主斜井井口標高+922m，設計長度5853m，分上下兩段，上段長2873m，下段長2980m，坡度-7°，支護方式錨網噴砼+錨索，噴砼厚度150mm，巷道為半圓拱型，凈寬5.6m，凈高4.1m，凈斷面積19.6 m2。井筒斜穿井田五個含水層，其中穿平均400m巨厚洛河組孔隙裂隙承壓含水層段井筒長為3200m，導致井筒涌水量較大，經2018年1月份實測，主斜井筒涌水量為730.4m3/h（其中上段522.5 m3/h，下段207.9 m3/h）。為解決涌水分散、水量大，排水費用高，對設備沖淋銹蝕嚴重、長期淋水沖刷井筒質量差等問題，決定對主斜井上段涌水量較大的1270m-2760m段井筒進行注漿治水試驗。

二、地質條件

井田位于鄂爾多斯盆地慶陽單斜南部，南鄰彬縣一黃陵坳陷帶，地層自老而新有三疊系、侏羅系、白堊系和第四系。井田總體為一向北西方向平緩傾斜的復式單斜構造，地層傾角一般在5°～10°之間。地下水主要有第四系松散層潛水和下白堊統碎屑巖潛水及承壓水，侏羅系直羅組碎屑巖承壓水，侏羅系延安組碎屑巖承壓水，三疊系延長群碎屑巖承壓水。其中下白堊統洛河組均厚400m，屬富水性中等的巨厚含水層，對礦井建設影響較大，其他含水層富水性較差。

三、施工工藝

采用壁后注漿封堵井壁漏水和高壓深孔滲透帷幕注漿相結合的方式進行治水，首先對基巖段漏水井壁采用壁后注漿，重點對集中滲漏出水點進行注漿封堵，減少井壁的出水量，然后進行高壓深孔滲透注漿，通過漿液的高壓擠壓提高漿液的滲透力，達到切斷滲漏水通道、封堵水源的目的，同時對破壞松散巖體、裂隙進行了充填和加固。注漿孔間距3m，排距6m（具體可根據漿液擴散情況現場微調），以頂板中心為點向兩幫均勻布孔，淺孔深2m-4m，深孔深為10m-20m，對局部集中出水段加密布孔，同時為避免驅散地下水，造成試驗區域外涌水量增加，每100m布設3排截水孔，排距3m，孔距2m，孔深15-21m。

注漿材料選取，考慮到井筒掘進期間曾進行過水泥、水玻璃預注漿，已對圍巖的孔隙-微裂隙的連續性進行了破壞，若繼續單一采用傳統的顆粒性注漿材料，漿液不易滲透到孔隙-微裂隙內，不能達到預期效果，經過孔隙裂隙注漿理論分析與現場試注，本工程選取了鈣溶液、酰胺等新型稀水型注漿液、水玻璃等化學漿及水泥漿動態調配、綜合運用的方法，確保注漿治水效果。

四、施工新技術、新材料、新工藝應用

1、壁后注漿封堵井壁漏水和高壓深孔滲透帷幕注漿相結合，分區域、分階段注漿技術的應用

本注漿方案改變了傳統井壁注漿思維和注漿方法，優化了傳統注漿工藝，采用深、淺孔并舉、分區域、分階段注漿，從根源切斷涌水通道，達到治表治本目的，徹底治理涌水含水層。即：首先對基巖段漏水井壁采用下行式壁后注漿，重點對集中滲漏出水點進行注漿封堵，達到控制井壁出水量的要求。然后分區域布設截水孔，形成止水帷幕，避免驅散地下水，造成試驗區域外涌水量增加。再采用上行式高壓深孔滲透注漿，布置深孔、高壓注漿，通過漿液的高壓擠壓提高漿液的滲透力，達到切斷滲漏水通道、封堵水源的目的。同時利用漿液在裂隙中的膠結作用，使破壞松散巖體、裂隙重新膠結成整體，形成一個可以承受外載的注漿殼，充分發揮其自穩能力，達到加固和堵水的雙重目的。最后采取檢查補注的方式，對較大出水點封堵后，暴露出的小型出水點，進行封堵，切斷滲漏水通道，達到控制井壁出水量要求。

2、井筒砼底板下鵝卵石墊層加固及下部含水巖層大孔徑注漿改造綜合治水技術的應用

斜井注漿工程，巷道底板歷來是注漿的難點，也是決定注漿效果好與壞的重點，經常出現砼底板不承壓，到處漏漿或者注漿引起底鼓，導致注漿效果差等問題。尤其本工程砼底板下部鋪有約300mm-800mm厚鵝卵石墊層，該墊層孔隙大、透水性好，實際可看作井筒底板下部一層貫穿的含水層，無法找到出水源頭，致使施工中頻繁出現卡鉆、滑鉆、掉鉆、漏漿、跑漿等嚴重影響注漿堵水效果的現象。為此，采用了井筒砼底板下鵝卵石墊層加固及下部含水巖層注漿改造綜合治水技術，即先用水泥單液漿對砼底板下鵝卵石墊層進行注漿加固，鉆孔間排距為2m×4m，孔深以打透砼底板進入墊層為宜，使砼底板和鵝卵石墊層成為密實、不透水的整體。然后采用潛孔鉆機在底板布設大孔徑注漿孔進行下部巖層注漿改造，鉆孔開孔直徑110mm，終孔直徑90mm，套管直徑89mm，孔口管直徑108mm，孔深15m，鉆孔間排距視擴散效果而定。鉆進過程中，見水即停鉆注漿，待壓力達到6Mpa且漿液凝固后，恢復鉆進，如此往復，直至達到設計鉆孔深度而無明顯涌水，以此降低砼底板以下15m范圍內含水巖層孔隙率和透水性，達到改造含水巖層目的，使得井筒砼底板下部涌水得到有效的控制。

五、注漿治水效果對比

經實測，本工程實施后主斜井筒涌水量為518m3/h（其中上段313.1 m3/h，下段位204.9 m3/h），與注漿前實測涌水量730.4m3/h（其中上段522.5 m3/h，下段207.9 m3/h）相比井筒上段涌水降低209.4m3/h。

六、結語

1、壁后注漿封堵井壁漏水和高壓深孔滲透帷幕注漿相結合，分區域、分階段注漿技術，可有效降低錨網噴支護井巷涌水量，對同類型地質條件與支護方式井巷壁后注漿工程具有重要的指導借鑒意義。

2、砼底板下鵝卵石墊層加固及下部含水巖層大孔徑注漿改造綜合治水技術可解決斜井巷道底板不承壓、漏漿，導致注漿效果差等問題。

參考文獻：

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（作者單位：華能慶陽煤電有限公司核桃峪煤礦）