井筒壁后化學注漿在xxx礦回風立井的應用與探索

【摘 要】本文介紹了晉煤集團xxx礦回風立井在成井后井筒井壁淋水大，根據這種情況提出了用化學漿液對井筒進行壁后注漿，著重介紹化學注漿工藝。

【關鍵詞】壁后注漿；化學注漿；注漿施工

1 概況

xxx礦回風立井由xxx公司具體承建的，井筒技術特征見表 1

2 地質水文條件

根據井筒所揭露地層實際情況，井筒涌水量地下各含水層，各含水層埋深和用水量 見表 2 ：

根據有關地質報告與井檢 4# 鉆孔柱狀圖，在井筒施工過程中，分別在井深 93～132m，227～273m， 275～321m，

304～334m ，332～367m 等段采用以水泥單液漿為主，水泥與水玻璃為輔的工作面預注漿施工，且在井深23.2～348m段進行過多次不同段高的壁后注漿施工，每次注漿結束后井筒總涌水量明顯減少，經過一段時間后，注漿段局部井壁又出現較大面積滲水，即反滲。針對這種情況，我們會同xxx項目管理處共同商討，調研，采用中國礦業大學專家的專利，根據井壁淋水點分布情況，在碼頭門施工完畢后，決定對整個井壁進行整體下行式為主，各分斷上行為輔的壁后化學注漿方案的實施。

3 化學注漿工藝

（1）化學注漿工藝流程見圖 1 。

（2）漿液材料及配制。 化學注漿采用甲、乙雙液漿，其中甲液在井口地面配制，乙液在井下配制。甲、乙液配比根據漿液可灌性，注漿壓力等情況及時調控。

（3）布孔。分別在第一、第二兩個注漿段的上下界面各均勻布兩排孔（每排布孔8個），以封堵該段含水層，使其上不去，下不來。然后再段高范圍內視情況布孔進行壁后充填，最終在壁后形成良好堵水帷幕。

（4）注漿壓力。根據《煤礦安全規定》中有關規定，壁后注漿壓力比該處靜水壓力大0.5MPa～1.5MPa。

4 注漿施工

4.1 注漿前的準備工作

4.1.1 天輪平臺改裝

為配合井筒壁后注漿，需要進行天輪平臺改裝，把厚來3#、4#模板鋼絲繩的天輪間距由原來2.9m改為1.5m，3#、4#模板繩作為注漿期間小吊桶穿過井筒時的穩繩。

4.1.2 馬頭門底板改裝

根據礦井設計，在南、北馬頭門各施工18m及井底小井施工13m后，在馬頭門下10m用M27樹脂錨桿在副提下固定一根I20a，鋼梁上固定小吊桶兩根穩繩，穩繩間距1.5m，小吊桶穩繩固定后，在南、北馬頭門底板敷設四根Φ159無縫鋼管，并在其上面用50mm木板鋪設平臺（面積為8m×3m），木板用扒據固定牢固。

4.1.3 排水系統改裝

在馬頭門施工完畢后，把吊盤上的排水系統移至北馬頭門內適當位置，2合D100泵換成2合D46泵（揚程要求），在移動排水系統期間，必須采取有效措施防止淹井。

4.1.4 通風系統改裝

在馬頭門施工完畢后，把風桶接至南、北馬頭門內，防止瓦斯積聚。

4.1.5 供電系統改裝

在排水系統改裝時，把原來專供排水系統用的兩根50mm2動力電纜同時移至北馬頭門內，把原來吊盤上的一套照明信號電纜也同時移至北馬頭門內。在注漿期間，利用中心回轉穩繩另行敷設一趟動力照明，信號等電纜供注漿期間吊盤上使用。

4.1.6 供風、供水系統的改裝

在吊盤上提供過程中，在供風、供水管路上每隔30米分別安裝6、4分的閥門，以作為注漿期間供風與供水使用。

4.2 注漿施工環節

4.2.1 鉆注設備

打鉆用7655氣腿式風鉆兩部，配長為2m、3m、4m、5m的六角中空圓鋼鉆桿各兩根；注漿選用2臺2TGZ—60/210型注漿泵。

4.2.2 設備布置及漿液輸送

①工作盤：利用吊盤中，下層盤作為工作盤。施工前，將中、下層吊盤清理干凈，主提喇叭口拆除上井，用50mm厚木板將喇叭口及孔口封嚴。

②注漿機設在工作盤上，拌漿桶、儲漿桶及清水桶設在吸漿管路一側，風鉆使用后在工作盤上放平，清水由供水管下放至工作盤儲水桶。

③甲液用3m3吊桶（在其底部安設1.5寸閥門）從地面下放，并用軟管放入儲漿桶內。

4.2.3 注漿作業環節

①根據井壁及其接茬漏水情況，提盤時，從下往上注漿封堵井壁集中出水點，落盤時根據封堵情況進行復注。

②鉆孔布設：布孔方式及布孔數量根據現場情況確定，由專人用風鉆按照現場技術人員或有經驗的注漿工指定的孔位打眼，眼深2～5m。

③孔口管埋設：開孔后，將預先加工好的注漿管馬牙扣纏上麻絲，抹上鉛油，絲扣端上好管套，用大錘將注漿管砸入孔內，下放孔內不小于500mm，孔口管外露長度為50～100mm，將球閥安裝到注漿孔口管的絲頭上，注漿前，先做壓水試驗，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注漿作業：將吸甲液漿管和吸乙液漿管擰緊上牢并分別放在甲液漿及乙液漿儲漿桶內，按照設計好的漿液配比，利用供液閥門調整好流量，可進行注漿工作。注漿過程中，視壓力情況，隨時調整漿液濃度。如井壁跑漿量較大，可采用間歇式注漿，但間歇的時間不宜過長，每個孔注漿結束后，必須用清水沖凈注漿管路，吸甲液漿管和吸乙液漿管做好標記，以防混用。

⑤注漿記錄：注漿過程中，注漿人員及技術人員應做好詳細記錄，記錄內容包括：注漿日期、開孔數量，孔位，測量水壓，注漿水壓，漿液濃度，甲、乙液用量等。

4.2.4 注漿結束標準

在達到注漿終壓的情況下，注漿孔不再吸漿，且注漿孔內不再涌水，可結束本孔注漿，集中出水點水量不大于0.5m3/h。全井筒總涌水量小于6m3/h可結束本次全井筒注漿施工。注漿施工結束后，注漿孔口管的外露部分要割除。

5 化學注漿分析

5.1 注漿施工工藝

根據xxx項目管理處大膽采用新工藝要求，與多次注漿施工經驗，在注漿過程中采用單鉆單注及雙鉆雙注相結合注漿工藝，使注漿工期大大地縮短，提高了施工效率。

5.2 注漿材料

在回風立井井壁注漿施工過程中，應xxx項目管理處要求，采用了新的注漿材料—脲醛樹脂化學漿液與常規注漿材料——水泥、水玻璃相結合的施工方法，取得了較滿意的結果。

5.3 注漿過程分析

（1）13.5～180米段：該段巖石主要以泥巖、粉砂巖、細粒砂巖為主，該段井壁漏水量約為10m3/h，采用淺孔頂水對點布孔，根據井壁漏水情況布置注漿孔，由于冷風道底部布置注漿孔，漿液通過裂隙進入冷風道內，致使局部出現少量泡漿現象，并且影響了施工進度。

（2）180～395米段：該段巖石主要以泥巖、粉砂巖、砂質泥巖、細砂巖、中粒砂巖為主，該段井壁漏水量約為55m3/h。由于高角度裂隙影響，各巖層之間水力聯系強，井壁出水點較為集中，在注漿施工時出現串漿與跑漿現象。因此該段注漿量較大，用時較長。

（3）395～420米段：該段巖石主要以泥巖、粉砂巖、砂質泥巖、細粒砂巖、煤等為主，該段井壁漏水量約為10m3/h，由于集中出水點少，漏水量小，因此注漿量少，用時較短。

（4）注漿效果：在注漿前由xxx項目管理處，監理公司與施工單位實測總漏水量為75.5m3/h，注漿施工結束后，由三方實測井筒總漏水量3.1m3/h，注漿效果完全符合設計要求。

6 化學注漿經濟效益分析

（1）工期：采用化學漿液對全井筒進行壁后注漿工期23天，縮短了工期。為xxx礦井的早日投產，為晉煤集團“十年百億”，提供了有力的保障。

（2）效果：本次化學注漿取得了很好的效果，為化學注漿這種新工藝推廣、應用積累了經驗。（由原來的75.5m3/h用水量變為現在的3.1m3/h）。

（3）效益：這種化學漿液比馬利散、馬利法馬化學漿液的造價低的多。但比普通水泥——水玻璃漿液的每噸造價稍高一點。化學漿液與水泥——水玻璃漿液對全井筒壁后注漿對比，其效果明顯見表 3

7 應用推廣及探索

本次壁后化學注漿在xxx立井井筒中應用效果極好，同時在副斜井井底注漿也得以應用，效果也非常好，隨著xxx礦井的不斷開拓，它也應用推廣到平巷注漿。

化學注漿隨著注漿材料不斷更新，以其方便、經濟、安全、無污染等優點將會逐漸應用于煤礦各種井筒的防治水，礦業的地層加固、中空填充、密閉絕緣和堵截等方面，總之它將會越來越受到青睞。