龍王廟煤礦副井表土層段注漿法治理井筒淋水

張 文 軒鳳福

（安徽宿州金獅礦業(yè)有限公司龍王廟煤礦，安徽 宿州 234113）

一 井筒概況

龍王廟煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力45 萬噸/年，為基建礦井，副井2011年5月完工，落底深度485.86米，井筒穿過第四系松散沉積層287.9 米，基巖段為二迭系下石盒子組和山西組煤系地層，巖性由砂巖、泥巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、煤等組成，并以泥巖、粉砂巖為主，不能明顯地劃分含、隔水層（段），其中泥巖、粉砂巖可視為隔水層；含水層的富水性受構(gòu)造裂隙控制，主要取決于巖層裂隙的發(fā)育程度和補(bǔ)給條件，由于巖層裂隙發(fā)育具有不均一性，因此富水性也不均一。

二 副井井筒水文地質(zhì)概況

副井筒穿過第四系松散沉積層，主要有四個(gè)含水層位（即四含水），一般以淺黃色、褐黃色粉砂、礫石、砂礫、粘土質(zhì)砂、細(xì)砂為主，主要出水段位于第二、三含水層。

第二含水層厚一般86～88m，底板埋深78～100.7m，含水層厚5.5～39.3m；本組為孔隙型復(fù)合承壓含水層，砂巖發(fā)育分布不均，富水性也相對(duì)強(qiáng)弱不一，以層間水平逕流為主，在局部地帶接受一含的越流補(bǔ)給，水位變化基本與一含升降同步，并滯后一含，據(jù)相鄰礦井資料，二含大部分水質(zhì)較好，水量較豐富，各項(xiàng)指標(biāo)基本滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

第三含水層底板埋深159.8～218.5m，含水層厚19.2～99.2m；本組中部有一層厚層粘土將含水層分為上、下兩部分，上部富水性較強(qiáng)，下部富水性較弱。

根據(jù)井筒實(shí)際揭露情況，煤系地層裂隙不發(fā)育，局部地段較發(fā)育，但富水性較弱，具有不均一性，不能明顯劃分含隔水（段）的界線。

副井在450m處過F3逆斷層，未有出水現(xiàn)象；井筒完工后整個(gè)井筒出水量在6.7m3/h左右，沒有及時(shí)背后注漿，安裝期間，由于多處鉆孔穿透井壁，導(dǎo)致井壁滲漏水量增大達(dá)15m3/h左右；主要出水點(diǎn)有6 個(gè)，分別位于48m、68m、72m、88m、100m、108m，皆為生根梁螺栓孔出水。

從出水位置分析，6個(gè)出水點(diǎn)位于第二、第三含水層段內(nèi)，因此，井筒出水的直接水源是第四系含水層，補(bǔ)給水源是地表水。

三 治理方案的確定及實(shí)施效果

本次注漿堵水施工及設(shè)計(jì)是和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)巖土工程新技術(shù)發(fā)展有限公司合作共同研設(shè)的，采用先截后堵、疏堵結(jié)合，總體下行、段內(nèi)上行的注漿方法，分兩段進(jìn)行，第一段為主要出水段的第四系含水層，采用壁間和破壁注漿，第二段為含煤地層的基巖段，主要以加固井壁為主，采用錨注+錨索梁。

1.質(zhì)量控制目標(biāo)

(1)在表土層段保證注漿液對(duì)壁間空隙的密實(shí)充填，阻斷內(nèi)外壁之間的水力聯(lián)系。

(2)在基巖注漿段壁后形成1～1.5m 厚的封水帷幕，在實(shí)現(xiàn)井筒整體防滲效果的同時(shí)兼顧對(duì)簿弱井壁的加固效果。

2.設(shè)計(jì)注漿參數(shù)

（1）漿液擴(kuò)散半徑與注漿壓力、漿液濃度及地層等密切相關(guān)，根據(jù)工程實(shí)踐，一般取1.5～2.0m。

（2）注漿孔布置：鉆孔布置呈層狀，每個(gè)層位布置注漿管六個(gè)，對(duì)稱布置，層間距為4m，各層間成梅花形布置，由于重力作用，縱向擴(kuò)散大于環(huán)向，本次注漿孔間距設(shè)計(jì)為4m（縱）×3m（環(huán)）井筒周長(zhǎng)約18.8m，依據(jù)此原則，井筒每圈布置6 個(gè)孔，每4m 布置一圈，上、下兩圈間鉆孔交錯(cuò)分布。在出水點(diǎn)位置或附近直接造孔，埋設(shè)注漿管，進(jìn)行注漿封水。

（3）孔口管的安裝

孔口管選用∮42mm×500mm，前部加工成長(zhǎng)300mm 的馬牙扣，后部加工成50mm 長(zhǎng)的絲扣，孔口管與2 寸球閥通過一個(gè)長(zhǎng)100mm的短節(jié)連結(jié)，將孔口管的馬牙扣之間部位纏上生麻后，采用固管器推入孔內(nèi)。

（4）主要技術(shù)性能指標(biāo)：

漿液濃度的調(diào)節(jié)范圍：10%～15%；起始粘度：1.7～15cp（20℃）；抗?jié)B透性：10-5～10-8m/s；起凝時(shí)間：（呈絮狀）1′5″～35′20″；粘結(jié)強(qiáng)度：1.7～3.7mPa；固砂強(qiáng)度：1.2～9.5 MPa；膠凝時(shí)間：（呈固體）3′10″～447′30″。

若注漿孔出水量大，壓力小或無壓且吸漿大，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量1/3～1/2時(shí)，可選用雙液漿；若壓力高且進(jìn)漿量小時(shí)可用單液漿，但每次注漿終孔封孔必須采用雙液漿。

1.方案的實(shí)施

井筒自48m以下開始出水，表土層段到287.9m，主要出水點(diǎn)在48m～108m 段，在出水點(diǎn)截水注漿，每排施工6 個(gè)孔，孔深0.6m，主要為背后注漿，注漿壓力為0.5～1.5MPa，瞬間沖擊壓力不大于2.3MPa。

2.注漿效果：

通過注漿施工，封堵了井深48m～287.9m 表土層區(qū)段井壁主出水點(diǎn)，效果明顯；注漿結(jié)束后，實(shí)測(cè)井筒出水量1.52m3/h,主要為基巖段水量，表土層段已無出水現(xiàn)象。

通過注漿對(duì)井筒表土層段壁后形成封水帷幕，基巖段壁后圍巖裂隙及井壁裂隙得到進(jìn)一步加固，提高了井筒支護(hù)質(zhì)量。

四 結(jié)束語

1.正確分析出水點(diǎn)的直接水源和補(bǔ)給水源，掌握出水區(qū)域工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特點(diǎn)，制定具有針對(duì)性的注漿堵水方案，是治理井筒出水成功的主要前提。

2.根據(jù)井筒出水點(diǎn)的實(shí)際情況，采取科學(xué)的布孔方法，選用有效的注漿材料是井筒注漿堵水的關(guān)鍵技術(shù)。

3.通過本次注漿施工，井筒表土段出水點(diǎn)封堵效果明顯，達(dá)到了預(yù)期目的，為井筒表土段堵水注漿施工積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)。