敏東一礦軟巖區(qū)地下水注漿治理技術(shù)及應(yīng)用研究

趙 偉，張躍恒，董振國(guó)，韓東亮，劉澤建

（神華地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，北京102211）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以潔凈煤為代表的煤炭資源綜合利用和深加工技術(shù)加大了煤炭需求，給煤炭的發(fā)展帶來(lái)生機(jī)和機(jī)遇。當(dāng)前，井工開(kāi)采仍是煤礦開(kāi)采的主要方式，井工開(kāi)采需要在地下挖掘大量巷道。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤礦每年新掘進(jìn)巷道總長(zhǎng)度超過(guò)1.2×104km。受地質(zhì)條件的影響，無(wú)論新老礦井，在巷道掘進(jìn)時(shí)都可能會(huì)遇到大量的軟巖層，采后可能會(huì)發(fā)生冒落垮塌和突水事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于松軟圍巖采煤工作面頂板冒落、涌水造成工作面停產(chǎn)事故居高不下，我國(guó)每年大約有20%左右的采煤工作面因頂板控制狀態(tài)不理想而處于低產(chǎn)狀態(tài)［1］。由于巷道大多布置在煤層中，而采后圍巖壓力較大、覆巖巖性較軟且泥巖成分含量較多，造成采空區(qū)垮落帶的儲(chǔ)水空間有限，難以蓄存大量礦井涌水，多余涌水被外排，危害周邊環(huán)境。因此研究地下水原位保護(hù)問(wèn)題便成為巷道施工的關(guān)鍵問(wèn)題。

煤礦采后礦井水處理關(guān)系到煤礦安全開(kāi)采和環(huán)境保護(hù)等諸多方面，同時(shí)也是很多煤礦面臨的普遍問(wèn)題，人工注漿封堵方法可有效地隔絕地下水泄流通道，是煤礦采后防治水的有效方法。通過(guò)地面鉆孔、孔內(nèi)注漿可以有效封堵覆巖導(dǎo)水裂隙，使圍巖具有較高的強(qiáng)度、密實(shí)性和不透水性，起到封堵截?cái)嘌a(bǔ)給水源和加固地層的作用，有助于實(shí)現(xiàn)礦井水“零排放”，所以開(kāi)展注漿防治煤礦地下水研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義［2］。

我國(guó)對(duì)注漿技術(shù)的研究雖然起步較晩，但發(fā)展迅速。我國(guó)礦井水害治理技術(shù)是1950年從壁后注漿封堵立井淋水開(kāi)始的，1962年在徐州夏橋礦、青山泉礦進(jìn)行了帷幕法注漿截流治理水害的試驗(yàn)，1964年研制成功MG-646新型化學(xué)漿液，1967年研制成功水泥-水玻璃雙液注漿法；1980年后，注漿技術(shù)在治理大流量突水災(zāi)害的應(yīng)用中得到了快速發(fā)展，1987年在輕亞粘土地層進(jìn)行水平旋噴試驗(yàn)，1990年攻關(guān)研究綜合注漿法的成套技術(shù)。2000年以后，注漿在地下工程中的應(yīng)用更加廣泛，在注漿新材料開(kāi)發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備性能提高等方面有了長(zhǎng)足的發(fā)展，帷幕注漿工藝被廣泛應(yīng)用在隧道及礦山巷道堵水及加固治理中［3-5］。

當(dāng)前注漿技術(shù)在硬巖礦區(qū)加固及防滲止水技術(shù)比較成熟，獲得成功應(yīng)用，并顯示其優(yōu)越性。但在軟巖富水區(qū)，注漿堵水技術(shù)受軟巖的抗壓強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差、遇水易泥化等巖石的力學(xué)性質(zhì)及水理性的影響，應(yīng)用受到了較大限制。

由于軟巖富水區(qū)的復(fù)雜的地質(zhì)情況和大變形力學(xué)特性，使軟巖導(dǎo)水裂隙的封堵技術(shù)比較復(fù)雜，過(guò)去的單液水泥漿封堵方式難以處理地下水流速大、斷層發(fā)育和地下突水事故等情況，需要研發(fā)新型復(fù)合注漿材料和注漿方式。隨著注漿技術(shù)的發(fā)展，注漿加固系列技術(shù)已成為軟巖地下水治理的重要技術(shù)之一，其優(yōu)點(diǎn)是能把破碎圍巖固結(jié)成一個(gè)整體，封堵導(dǎo)水裂隙，減少涌水量。

1 工程慨況

敏東一礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市境內(nèi)，北距海拉爾市85 km，在構(gòu)造上隸屬于伊敏盆地東北部孟根楚魯向斜之中。敏東一礦屬伊敏煤田東北隅的低山丘陵區(qū)，地勢(shì)東南高，西北低，井田面積49 km2，敏東一礦于2008年建礦，是煤礦生產(chǎn)的主力礦井，主要可采煤層為16-3煤、16-3上煤層，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500×104t/a，服務(wù)年限100.6 a，2020年煤炭產(chǎn)量460×104t，是大型煤電一體化礦井。

敏東一礦礦界西部緊鄰伊敏河，井下開(kāi)采疏干水與西部伊敏河有一定的水力聯(lián)系，礦井水資源保護(hù)與利用的技術(shù)需求尤為強(qiáng)烈。礦井前期開(kāi)展了利用井下采空區(qū)進(jìn)行水資源蓄存的地下水庫(kù)保水工程試驗(yàn)；然而，由于覆巖巖性較軟且泥巖成分含量較多，造成采空區(qū)垮落帶的儲(chǔ)水空間有限，難以蓄存大量礦井涌水；多余涌水被外排至地面伊敏河，造成地下水資源的流失。調(diào)研發(fā)現(xiàn)煤層開(kāi)采引起的覆巖導(dǎo)水裂隙是導(dǎo)致地下水涌漏的主要根源，采取人工注漿封堵方法隔絕地下水泄流通道，是解決敏東一礦礦井水“零排放”難題、實(shí)現(xiàn)地下水保護(hù)的重要途徑。

根據(jù)對(duì)以往地質(zhì)、水文地質(zhì)資料的分析，敏東一礦是典型的軟巖礦井，影響煤礦地下水涌水量的主要區(qū)域是南一首采區(qū)及16煤層頂板礫巖、砂礫巖含水巖組和第四系中—粗砂、砂礫石孔隙含水層。各含水層的地下水徑流是自東南向西北，通過(guò)伊敏河、錫尼河等外排（圖1）［6］。

2 地層和含水層特征

2.1 地層層序

區(qū)內(nèi)地層由老至新依次為白堊系下統(tǒng)龍江組、大磨拐河組、伊敏組，第四系。其中伊敏組和大磨拐河組在礦區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，為本區(qū)主要含煤地層，地層厚度大，與下伏龍江組火山碎屑巖基底呈不整合接觸（圖2）。

2.2 含水層特征

區(qū)內(nèi)的含水層由上而下為第四系中—粗砂、砂礫石孔隙含水層和伊敏組煤層間砂礫巖、中—粗砂巖裂隙孔隙含水巖層。

2.2.1 第四系含水層

主要分布于伊敏河沖積平原，與下伏煤系地層直接接觸，含水層厚度一般57.77m，呈條帶狀分布，由中西部向兩側(cè)逐漸變薄。該含水層富水性好，導(dǎo)水性強(qiáng)，為本區(qū)主要含水層。地下水徑流方向?yàn)橛赡蠔|向北西徑流，水溫一般4℃，含水層導(dǎo)水性隨含水層厚度增加而增加（圖3a）。

圖1 敏東一礦地下水流場(chǎng)分布Fig.1 Distributionofthegroundwaterflowfield inMindongNo.1Mine

圖2 地層柱狀圖Fig.2 Stratigraphiccolumn

2.2.2 伊敏組煤系地層含水層

伊敏組煤系地層發(fā)育，煤層頂板及煤層間主要為礫巖和砂礫巖，厚度較大，構(gòu)成了煤層的直接和間接充水含水層，由上而下分為3個(gè)含水巖組［7］。

（1）15煤層組頂板及層間砂礫巖、砂巖含水巖組（Ⅰ含）。以灰—深灰色砂礫巖、中粗砂巖為主，凝灰質(zhì)膠結(jié)，厚度平均為46.36m，由東北部向西南部逐漸變薄。該含水巖組為15煤層的直接充水含水層，富水性強(qiáng)。水位標(biāo)高650.157～672.34m，地下水類型為承壓水。

（2）16煤層組頂板礫巖、砂礫巖含水巖組（Ⅱ含）。主要為灰白—深灰色礫巖、砂礫巖、粗砂巖等，凝灰質(zhì)或泥質(zhì)膠結(jié)，較為發(fā)育，含水層厚度平均為55m，在礦區(qū)北部和西部較厚向東南變薄。該含水層為本區(qū)主采煤層16-3煤的間接充水含水層，富水性強(qiáng)。水位標(biāo)高622.352～653.287m，地下水類型為承壓水，屬?gòu)?qiáng)富水含水層。一旦向工作面充水，將對(duì)工作面的安全構(gòu)成威脅。

（3）16煤層間礫巖、砂礫巖含水巖組（Ⅲ含）。主要為灰白—深灰色礫巖、砂礫巖、中—粗砂巖等，凝灰質(zhì)或泥質(zhì)膠結(jié)，在全區(qū)發(fā)育。含水層厚度平均為38.13m，在礦區(qū)北部和西部較厚向東南變薄，為16-3煤層直接充水含水層，富水性中等至強(qiáng)（圖3b）。地下水類型為承壓水，屬中等—強(qiáng)富水含水層，部分地段該含水層直接覆蓋在煤層之上，不僅處于采動(dòng)破壞范圍之內(nèi)，而且位于垮落帶范圍之內(nèi)；因此，該含水層對(duì)16-3上煤層的開(kāi)采不僅存在充水影響，而且構(gòu)成潰砂威脅。

圖3 敏東一礦地下水流場(chǎng)特征（單位：m）Fig.3 Char acter istics of the groundwater flow field in Mindong No.1 Mine(Unit:m)

3 礦井涌水情況

敏東一礦礦井目前開(kāi)采范圍為南一采區(qū)，截至2018年底已完成16-3煤層Ⅰ01163上01、Ⅰ0116302工作面的回采，目前開(kāi)采Ⅰ01163上03、Ⅰ0116304工作面。

礦井自2012年開(kāi)始生產(chǎn)，礦井首采工作面涌水后，礦井涌水量急劇增加，最大涌水量達(dá)1109.38 m3/h，之后開(kāi)始衰減。自2015年開(kāi)始，涌水量逐漸減小至700 m3/h左右，近年來(lái)總涌水量也呈減小趨勢(shì)，目前礦井穩(wěn)定涌水量約為600 m3/h。

礦井涌水量主要由首采面涌水及其他涌水點(diǎn)涌水組成（圖4），其他涌水點(diǎn)水量較為穩(wěn)定，約56 m3/h，后續(xù)回采的Ⅰ01163上03工作面涌水量≯80 m3/h。

圖4 礦井水量構(gòu)成及變化趨勢(shì)Fig.4 Composition and change trend of mining water

從礦區(qū)含水層發(fā)育特征分析，獲得以下認(rèn)識(shí)：

（1）第四系中—粗砂、砂礫石孔隙含水層：受降水影響較大，隨著氣候的變化，年降水量的減少，含水量逐漸減少。

（2）15煤層組頂板及層間砂礫巖、砂巖含水巖組（I含）：由東北部向西南部逐漸變薄。該含水巖組上部與第四系含水巖組整合接觸，中部發(fā)育15煤組，煤層、泥巖、粉細(xì)砂巖等具備一定隔水作用，但隔水層的穩(wěn)定程度欠佳，鉆孔控制能力有限。

（3）16煤層組頂板礫巖、砂礫巖含水巖組（Ⅱ含）：含水層厚度平均為55 m，在北部和西部較厚向東南變薄。

（4）16煤層間礫巖、砂礫巖含水巖組（Ⅲ含）：含水層厚度平均為38.13 m，分布規(guī)律與16煤層頂板礫巖、砂礫巖含水巖組相似，在北部和西部較厚向東南變薄。

根據(jù)對(duì)該礦地質(zhì)、水文地質(zhì)資料的分析，影響煤礦地下水涌水量的主要區(qū)域是南一首采區(qū)及16煤層頂板礫巖、砂礫巖含水巖組和第四系粉中—粗砂、砂礫石孔隙含水層，通過(guò)地下注漿封堵可以有效地緩解礦井涌水量的增加。

4 帷幕注漿方法及施工工藝

帷幕注漿是在一定孔距的鉆孔中，將漿液灌入巖土層的裂隙、孔隙內(nèi)，形成連續(xù)的阻水帷幕，在巷道涌水量顯著的區(qū)域形成一定范圍的帷幕圈，以此截?cái)嗨鳎_(dá)到防滲堵漏的目的，為巷道安全生產(chǎn)提供保障。

帷幕注漿首先要查明含水層層位、導(dǎo)水通道、出水水壓等水文地質(zhì)條件，選擇滲透系數(shù)大的地段作為注漿范圍，再通過(guò)地面鉆孔加大注漿壓力、提高擴(kuò)散半徑增加注漿量等，從面達(dá)到注漿加固堵水的效果［8］。

4.1 帷幕注漿設(shè)計(jì)

為提高帷幕注漿設(shè)計(jì)的科學(xué)性和施工的成功率，帷幕注漿的帷幕形式優(yōu)選垂向接底式，注漿方式選用孔口封閉、不分段注漿，在注漿工程設(shè)計(jì)中，需要考慮以下施工組織原則：（1）建立地面注漿站，增加注漿流量；（2）增加注漿壓力，提高注漿擴(kuò)散半徑；（3）堵截含水層導(dǎo)水通道；（4）增加圍巖強(qiáng)度［9］。

4.2 帷幕堵水線址選定

由于在礦床強(qiáng)烈的疏干條件下，地下水的補(bǔ)徑排條件會(huì)發(fā)生很大變化，含水層之間的天窗和斷層將會(huì)成為礦床開(kāi)采中的主要突水部位和層段，從而導(dǎo)致礦床水文地質(zhì)條件發(fā)生改變，趨于復(fù)雜。

帷幕盡可能設(shè)置在含水層埋藏淺、厚度薄、隔水底板及帷幕線兩端隔水邊界穩(wěn)定可靠的地段［10］。

針對(duì)巷道的軟圍巖巖性特征、含水層的賦存特點(diǎn)，以及注漿滲透的范圍，同時(shí)結(jié)合巷道工作面的布置，為配合有利巷道掘進(jìn)，在礦區(qū)東南部選擇有代表性的16-3煤層Ⅰ01163上01工作面帷幕帶進(jìn)行注漿堵水工程示范。

4.3 注漿孔的布置

根據(jù)礦區(qū)01工作面涌水情況，選擇01工作面初采階段涌水量較大的大約280 m推進(jìn)距離范圍進(jìn)行注漿堵水，開(kāi)展地下水治理；結(jié)合巷道覆巖主要泄流區(qū)分布，按照先帷幕外部后內(nèi)部的原則，布置注漿堵水的試驗(yàn)鉆孔，對(duì)其實(shí)施鉆孔注漿封堵，封堵區(qū)域主要位于開(kāi)采邊界附近，注漿鉆孔布置在Ⅱ、Ⅲ含水層分別外錯(cuò)開(kāi)采邊界10 m和內(nèi)錯(cuò)20～30 m處，以對(duì)開(kāi)采邊界附近的破斷張拉裂隙主通道重點(diǎn)封堵；其中，外錯(cuò)孔的終孔位置位于Ⅲ含水層內(nèi)最下面一層粉砂巖厚硬巖層（孔深266 m），而內(nèi)錯(cuò)孔的終孔位置位于Ⅱ含水層下部一層粉砂巖關(guān)鍵層（孔深230 m）?？紤]到水泥、粘土等注漿封堵材料在導(dǎo)水裂隙范圍的水平擴(kuò)散范圍有限（通常不超過(guò)60 m），因此在平面上設(shè)置間隔80 m布置一個(gè)鉆孔。實(shí)際工程實(shí)施時(shí)，當(dāng)鉆孔鉆進(jìn)至Ⅱ含水層底界面且下套管護(hù)孔后，即采取鉆進(jìn)出現(xiàn)沖洗液大量漏失就注漿封堵的方式，直至鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)終孔層位（圖5）。

圖5 地面鉆孔注漿封堵覆巖導(dǎo)水裂隙主通道剖面示意Fig.5 Profile of sealing off the main water channeling fissures in the overlying rock with grouting fr om surface drilled holes

4.4 地面鉆探工藝

帷幕注漿鉆探采用正循環(huán)鉆機(jī)，優(yōu)選二級(jí)鉆孔結(jié)構(gòu)，首先采用?190 mm鉆頭一開(kāi)，鉆進(jìn)至Ⅱ含水層底界處（孔深約230 m），選擇隔水效果較好層位停鉆，下入?146×6 mm護(hù)管，管外采用永久固井經(jīng)耐壓試驗(yàn)合格后，采用?113 mm鉆頭二開(kāi)，鉆進(jìn)至終孔層位。注漿孔（Z1～Z4號(hào)）施工至關(guān)鍵層，出現(xiàn)鉆孔水位急劇下降、沖洗液漏失量急劇增大的位置才能停止鉆進(jìn)，進(jìn)行注漿封堵作業(yè)。

4.4.1 鉆機(jī)選擇

根據(jù)注漿目的和任務(wù)，設(shè)計(jì)最大鉆孔深度280 m，最大孔徑190 mm。按照設(shè)計(jì)的最大孔深和孔徑，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鉆機(jī)負(fù)荷的選擇原則，選擇SJ-300型鉆機(jī)，配套BW850/20型泥漿泵、YC6J180-33型發(fā)電機(jī)組，能夠滿足鉆探施工需要。

4.4.2 鉆孔結(jié)構(gòu)

由地表直至Ⅱ含水層底界面區(qū)域均采用?146 mm套管護(hù)孔，防止上覆Ⅰ含、Ⅱ含的含水層水體通過(guò)鉆孔涌入井下（見(jiàn)表1）。

表1 鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)Table 1 Basic data for borehole profile design

4.4.3 鉆具組合

一開(kāi)?190 mm擴(kuò)孔鉆具組合：?190 mm鉆頭+?121 mm鉆鋌12根+?89 mm鉆桿+133.4 mm方鉆桿。從下至上第一根下部及第二根鉆鋌上部各加?187 mm螺旋穩(wěn)定器1個(gè)，防斜打直。

二開(kāi)?113 mm孔段：?113 mm PDC鉆頭+? 108 mm取心管+?60 mm鉆桿串+?90 mm主動(dòng)鉆桿。

4.4.4 鉆井液性能

以200目以上優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土為基漿，經(jīng)過(guò)24 h以上充分預(yù)水化和攪拌，隨鉆補(bǔ)充PAM、CMC、堿等鉆井液助劑，其性能指標(biāo)是失水量低、攜砂性好。

鉆井液循環(huán)系統(tǒng)長(zhǎng)度＞15 m；配備鉆井液池1個(gè)，規(guī)格2 m×3 m×1.6 m；沉砂池1個(gè)，規(guī)格1.5 m×1.5 m×1.5 m；循環(huán)槽斷面規(guī)格0.4 m×0.3 m。

通常鉆井液密度控制在1.2～1.3 g/cm3、粘度16～22s，如鉆遇松散易塌地層，鉆井液密度控制在1.4～1.5 g/cm3、粘度19～28 s；含砂率≤4%，膠體率＞95%。并根據(jù)地層情況適當(dāng)調(diào)整鉆井液性能（見(jiàn)表2），必要時(shí)可適當(dāng)補(bǔ)充膨潤(rùn)土，確?？妆诜€(wěn)定。

表2 各孔段鉆井液性能指標(biāo)Table 2 Drilling fluid performance index for each borehole section

4.4.5 鉆進(jìn)參數(shù)

各孔段鉆進(jìn)參數(shù)如表3所示。鉆進(jìn)中，應(yīng)根據(jù)地層巖性、孔深、孔徑和鉆進(jìn)方式，選擇合適的鉆壓、鉆井液密度、轉(zhuǎn)速、清孔方式與提鉆時(shí)間等鉆進(jìn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)快鉆進(jìn)，預(yù)防因孔壁坍塌、掉塊等造成卡鉆、埋鉆事故，確保鉆孔質(zhì)量。

表3 各孔段鉆進(jìn)參數(shù)Table 3 Drilling par ameters of each bor ehole section

4.4.6 注漿管柱

注漿管采用?50 mm無(wú)縫鋼管，其中在注漿段注漿管采用花管（在實(shí)管上打上花眼制成），非注漿段采用實(shí)管。

要求注漿管底端封閉，注漿段和非注漿段分界點(diǎn)處采取封漿措施，保證非注漿段封孔水泥漿不會(huì)下漏至注漿段。

4.4.7 止?jié){封孔

為了縮短水泥凝固時(shí)間，提高封孔效率，從孔口環(huán)空注入水灰比1（質(zhì)量比）、10%～30%水玻璃的水泥漿液，直至漿液從孔口溢出。封孔水泥漿面（由于凝固）下沉后應(yīng)多次回灌至地表，保證封孔效果。止?jié){封孔的位置為注漿層段的項(xiàng)端位置。

4.5 注漿工藝4.5.1 工藝流程

為保證注漿效果以及帷幕帶防滲能力，注漿工藝選擇孔內(nèi)全段間歇注漿多次完孔工藝。

首先將水和水泥攪拌均勻后，加入水玻璃、不擴(kuò)散劑（聚丙烯酰胺）進(jìn)行二次攪拌，采用單孔一次注漿，注漿泵通過(guò)孔內(nèi)?50 mm注漿管串進(jìn)行孔內(nèi)注漿（圖6）。

圖6 孔內(nèi)花管串注漿示意Fig.6 Schematic diagram of grouting with the in-hole scr een pipe str ing

4.5.2 注漿材料

（1）由于注漿段地下水流量大、流速快，注漿漿液需要有較強(qiáng)的抗沖失能力，因此優(yōu)選水泥-水玻璃雙液漿的注漿施工方法。采用水灰比為1的漿液，根據(jù)情況添加水玻璃、防擴(kuò)散劑。水泥選用PO 42.5普通硅酸鹽水泥，為了加速水玻璃硬化速度，采用較高模數(shù)的水玻璃（波美度30～45 Be，模數(shù)M=2.4～3.2），防擴(kuò)散劑采用聚丙烯酰胺或陽(yáng)離子［11-13］。

（2）考慮到導(dǎo)水裂隙主通道的發(fā)育程度普遍較大，粒徑偏小的封堵材料可能難以在裂隙空間停留，因此注漿初期選用粒徑偏大的材料注漿，待注漿壓力有上升趨勢(shì)時(shí)，再改用細(xì)粒、易凝結(jié)的材料注漿。

4.5.3 漿液配比

漿液濃度是漿液質(zhì)量的關(guān)鍵，每次注漿前要做壓水試驗(yàn)，了解地層透水性，確定注漿漿液起始水固比及注漿速率、壓力等參數(shù)。

根據(jù)注漿材料配比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，雙液漿采用水灰比為1、3%水玻璃、4%～5%不擴(kuò)散劑的配方。注漿時(shí)先壓清水，視孔內(nèi)吸水量情況確定漿液濃度，然后根據(jù)壓力變化及注漿量的情況進(jìn)行漿液配比調(diào)換，通常采用水灰比為2的漿液作為領(lǐng)漿，后續(xù)采用水灰比為1的漿液尾漿［14］。

水灰比、水玻璃、不擴(kuò)散劑添加量在注漿不同階段根據(jù)不同地層及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，若施工注漿孔出水量較大、注漿范圍內(nèi)有明顯出水點(diǎn)及裂隙漏漿嚴(yán)重，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整水灰比1～1.4，必要時(shí)也可采取加大注漿壓力的措施［15］。

4.5.4 泵壓及注漿量

注漿壓力：一般選用0.2～1.5 MPa，最大壓力2 MPa。

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在最大設(shè)計(jì)壓力下（2 MPa），孔內(nèi)注入率≯1 L/min后，繼續(xù)灌注60 min，注漿即可結(jié)束。

當(dāng)注漿液從孔口周圍或其他區(qū)域溢出地表時(shí)，立即停止注漿。

4.6 注漿效果評(píng)價(jià)

注漿施工前01工作面巷道涌水明顯，鉆孔有不同程度水量涌出，估算涌水量為232 m3/h。

鉆孔注漿施工后，由于地下水通道封堵，01工作面水流量明顯減少，后續(xù)鉆孔水位明顯下降，估算涌水量為150 m3/h，表明注漿堵水效果較明顯，注漿質(zhì)量較好。

5 結(jié)論

通過(guò)帷幕注漿封堵方法隔絕軟巖區(qū)地下水泄流通道，可改善周圍巖體結(jié)構(gòu)及其性能，提高巷道周圍巖體承壓能力和充分發(fā)揮圍巖潛在的自身承載能力，是解決礦井水“零排放”、實(shí)現(xiàn)地下水保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)保障煤礦的綠色開(kāi)采和可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（1）根據(jù)礦區(qū)軟巖層及滲流區(qū)的特點(diǎn)，選擇滲透系數(shù)大的地區(qū)為注漿帷幕帶區(qū)域，通過(guò)地面鉆孔，實(shí)施帷幕注漿堵水，是礦區(qū)地下水治理的首選方法。

（2）通過(guò)注漿材料配比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)選封堵材料和漿液配比，注漿期間漿液穩(wěn)定性高、可注性好、堵水效果好。

（3）使用正循環(huán)鉆機(jī)地面鉆孔，采用簡(jiǎn)化鉆孔結(jié)構(gòu)，優(yōu)選注漿設(shè)備、注漿方法和施工參數(shù)，提高注漿效果和控制區(qū)域。

（4）優(yōu)化注漿工程設(shè)計(jì)和施工工藝是注漿封堵成功的關(guān)鍵。合理設(shè)計(jì)注漿鉆孔位置、間距、帷幕帶長(zhǎng)度和寬度、機(jī)泵設(shè)備和施工參數(shù)等，實(shí)現(xiàn)優(yōu)快鉆進(jìn)和高效注漿。

（5）通過(guò)鉆探獲取了詳實(shí)可靠的水文地質(zhì)資料，查明了含水層層位，驗(yàn)證了礦區(qū)地下水富水區(qū)域及地下水流場(chǎng)類型，為今后巷道涌水治理提供了依據(jù)。

（6）通過(guò)鉆孔注漿試驗(yàn)，原有的巷道滲流和涌水通道得到有效封堵，經(jīng)初步測(cè)算，01工作面涌水量由232 m3/h降低到150 m3/h，注漿堵水效果明顯，滿足巷道安全掘進(jìn)的要求。