新河礦井井筒和壁后注漿工藝探討

董紅超　易書鋼

摘 要：新河礦井建設(shè)過程中，主井井壁淋水增加，最大達到8.2m3/h，礦井采用下行式充填注漿，以單液水泥漿為主，輔助雙液漿封孔，自落吊盤由上向下注漿，井筒和壁后注漿，經(jīng)現(xiàn)場檢測，注漿取得了理想的效果。文章對注漿實施過程中的技術(shù)路線、注漿工藝和實施情況進行闡述與探討。

關(guān)鍵詞：礦井；井筒；注漿工藝

1 工程概況

新河煤礦位于焦作煤田東部，太行山南麓，井田中心西距焦作12km，東南距修武縣城3km。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為60萬t/a，服務(wù)年限為37.5a。采用立井開拓方式，工業(yè)廣場內(nèi)設(shè)計三個立井，分別為主井、副井和回風(fēng)井。主井井筒表土及風(fēng)化基巖段均采用凍結(jié)法施工，基巖段均采用普通法施工[1]。近期主井井筒淋水測水時發(fā)現(xiàn)，井筒井壁淋水增至6.5m3/h，于是組織監(jiān)理單位、施工單位進行研究，并對井筒淋水進行了復(fù)測，發(fā)現(xiàn)井筒井壁淋水最大值達到8.2m3/h，經(jīng)研究決定對井筒淋水部位進行全井筒壁間、壁后注漿。

2 技術(shù)路線

本次注漿采用下行式充填注漿，即落吊盤由上向下注漿。注漿范圍為全井筒局部出水點及井壁壁間、壁后，確定注漿以單液水泥漿為主，輔助雙液漿封孔（必要時需注入化學(xué)漿，局部出水點跑漿嚴(yán)重時可適當(dāng)摻入鋸末材料，提高注漿效果）[2]。要求注漿孔深度壁座及凍結(jié)基風(fēng)化基巖段部位要穿透井壁，壁間注漿時必須嚴(yán)格控制穿透內(nèi)壁（不得穿透外壁）[3]。

3 注漿材料

3.1 注漿材料

漿液材料采用單液漿+雙液漿。水泥選用復(fù)合32.5水泥，水灰比為1：1，雙液漿C：S=1：1。水玻璃選用液體硅酸鈉型、濃度為38～40玻美度、模數(shù)為2.8的水玻璃。

3.2 漿液的配制

按設(shè)計配比井下采用人工進行配料。

3.3 注漿壓力配比參數(shù)選擇

注單液漿時，以濃漿為主，水灰比0.75：1～0.6：1；注雙液漿時水泥漿水灰比為1：1，水泥漿與水玻璃體積比為：1：0.8～1：1。

4 注漿工藝[4]

4.1 設(shè)備布置

（1）工作盤：如利用輔助盤作為工作盤。施工前，將輔助盤清理干凈，喇叭口及各孔口用δ50mm厚木板封嚴(yán)。如利用輔助盤作為工作盤時，施工時周圍要用木楔固定牢固，并加設(shè)防護欄。（2）利用工作盤注漿時注漿機設(shè)在工作盤中間，儲漿桶、儲水桶設(shè)在吸漿管路一側(cè)，風(fēng)鉆使用后在工作盤上放平。清水從地面由注漿管下放至工作盤儲水桶。（3）水泥等物品用提升吊桶運放至工作盤，并放置在靠近儲漿桶側(cè)。

4.2 鉆孔布設(shè)

根據(jù)井壁接茬出水部位，人員站在吊盤上進行布孔作業(yè)。先將吊盤上提至此段井壁最上部出水點部位，然后落吊盤，從上向下注漿封堵井壁集中出水點。由專人用風(fēng)鉆按照現(xiàn)場技術(shù)員或有經(jīng)驗的注漿工根據(jù)施工揭露地層出水情況指定的孔位打眼，注漿眼均勻布置為宜。在井壁上用YTP-26型風(fēng)鉆配Φ42mm鉆孔“一”字鉆頭鉆進600mm，埋設(shè)套管后，再用Φ28mm鉆頭進行注漿眼施工。凍結(jié)段眼深為：打穿內(nèi)層井壁，進入外層井壁不超過100mm，凍結(jié)基巖風(fēng)化帶及壁座段眼深為：打穿井壁，眼深1000～1500mm，孔口管外露長度為50mm。每層注漿孔呈交錯布置，每層布置4～6個孔為宜，孔間距及布孔位置視現(xiàn)場情況選擇鉆注，并適當(dāng)加減孔。若造孔后孔內(nèi)不管有無水均需埋管，最后用雙液漿封孔。

4.3 注漿管埋設(shè)

開孔后，將事先加工好的1.2″注漿孔口管馬牙扣端纏上麻絲，抹上鉛油，絲扣端上好管套，用大錘或鉆具將注漿管砸（推）入孔內(nèi)（作為套管），然后將管套擰下，將球閥安裝到注漿孔口管的絲頭上。注漿前，先壓水試驗，球閥與高壓混合器接好后，開動注漿泵用清水沖孔，并作耐壓試驗。

4.4 注漿作業(yè)

（1）注漿管安好閥門，安好混合器，并聯(lián)接好輸漿管路系統(tǒng)。（2）管路系統(tǒng)聯(lián)接好后，關(guān)閉進漿閥門，打開各管路開泵用清水試壓，達到1.2倍的注漿終壓持續(xù)10分鐘無跑水現(xiàn)象即為合格。（3）注漿時，設(shè)專人觀察井壁有無跑漿現(xiàn)象。（4）注單液漿時，若壓力不升，進漿不減時，應(yīng)逐漸加大濃度；反之，若壓力上升快，進漿量減慢時，應(yīng)依次降低漿液濃度，每更換一次，漿液濃度一般持續(xù)20分鐘。（5）停泵后應(yīng)及時壓清水，沖洗管路和器具。

4.5 注漿記錄

注漿過程中，司泵人員及技術(shù)人員應(yīng)做好詳細記錄，記錄內(nèi)容如表1。

4.6 注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

在注漿終壓達到的情況下，注漿孔不再吸漿，且注漿孔內(nèi)不再涌水，可結(jié)束本孔單孔注漿。井筒集中出水點全部封堵住，水量小于6.0m3/h以下并達到設(shè)計規(guī)范要求，此時結(jié)束井筒整體注漿工程。

5 注漿分析

5.1 注漿過程分析

根據(jù)現(xiàn)場情況和井壁涌水觀測記錄顯示：（1）各注漿孔注漿壓力達到設(shè)計終壓值，注入量小于50～60L/min，穩(wěn)定20分鐘以上。（2）注漿結(jié)束時，漿液的水灰比不低于1：1（即1：1漿液或更?。?。（3）注漿壓力比靜水壓力大0.5～1.5Mpa。本次注漿均按設(shè)計配比1：1至0.75：1進行，注漿終壓在3Mp～6.5Mp，注漿過程嚴(yán)格按照技術(shù)要求進行，符合規(guī)范要求。

5.2 注漿效果分析

井筒凍結(jié)段井壁無集中出水點，基巖段無0.1m3/h以上的集中出水孔。經(jīng)施工單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位三方測得井筒涌水量為0.34m3/h，注漿效果理想。

5.3 注漿小結(jié)

本次自上向下注漿井筒和壁后的充填注漿，技術(shù)路線合理、施工工藝先進、防護措施到位，確保了最終的注漿效果，對該礦井筒安全、防治水工作和礦井的基建工程均有較大的意義，對類似礦井的相似工程具有一定的參考價值。

參考文獻

[1]王國際.注漿技術(shù)理論與實踐[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[2]王琳翼.軌道運輸石門工作面突水“夾層”注漿堵水技術(shù)[J].煤礦安全，2011（2）.

[3]王永紅，沈文.中國煤礦水害預(yù)防及治理[M].北京：煤炭工業(yè)出版社.

[4]霍英濤.奧灰突水機理研究與防治對策[J].河北煤炭，2010（6）.

作者簡介：董紅超（1985-），河南焦作溫縣人，2009年畢業(yè)于河南理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)從事礦井地質(zhì)防治水和地質(zhì)測量工作，助理工程師。endprint