注漿防治水技術在立井井筒表土段松散層的應用

摘要：唐家會煤礦風井井筒穿過表土段礫石層時，涌水量較大

（實測最大涌水量為27.8m3/h），施工中采取了“疏、截、排、導”等措施，但涌水還是給施工帶來了非常大的影響，且增加了排水費用。針對這種情況，我們采取壁后注漿技術以達到治水效果。從注漿方案的選擇，注漿材料的配比，注漿工藝等方面進行分析，通過研究制定正確的方案，從而達到良好的效果。

關鍵詞：井筒 注漿技術 治水效果

0 引言

唐家會煤礦回風立井井筒，凈直徑7.6m，井深525.8m，其中第四系松散層厚度39.6m，風化帶厚度約30m，基巖段厚度456.2m。表土段井壁支護結構為雙層鋼筋砼支護，支護厚度為650mm，其標號為C30。井筒表土段施工至42.6m時該段含水層已穿過5.1m，此時涌水量已達到27.8m3/h，在施工中為減小涌水對井壁砼的影響我們采取了“疏、截、排、導”的綜合防水措施，但由于涌水較大，已嚴重影響了施工進度，惡化了施工環境，增加了排水費用。

該段含水層賦存較淺且主要涌水來源是含砂礫石層，實際揭露的含砂礫石層涌水較集中，單孔涌水量最大可達到10m3/h左右，在施工過程中對含水層位做了詳細的記錄，以后注漿可“有的放矢”。成井后的井壁出水點主要集中在接茬處，井筒掘砌效果不太理想，通過研究決定通過壁后注漿封水的方式對該段含水層進行處理。

1 注漿方案

選擇科學合理的注漿方案，通常情況下會對注漿工期、材料消耗、注漿效果和費用等產生直接影響。通過研究分析水文地質條件和井筒漏水特點，該段含水層確定一個注漿段高，為防止水上下亂竄，先對含水層頂底封好，然后突出重點注中間，采用單排布孔，即在接茬處向下200mm位置均勻布孔，對出水點增設孔。

在施工過程中，采用ZTGZ60/210型雙液調速高壓注漿泵進行注漿，同時漿液通過自制攪拌機進行攪拌。

本次注漿選用新鮮425#普通硅酸鹽水泥，模數2.7～3.5Be水玻璃，以及濃度37～45Be的中性水玻璃，進行水泥-水玻璃雙液注漿。在注漿過程中，按水泥重量，摻入15%～20%的BR-A型防水劑，利用BR-A型防水劑進行補強和堵漏，進而在一定程度上提高了注漿液凝固后的密實度。水泥和水玻璃配比如表1所示：

表1 水泥水玻璃配比表

■

為了確保注漿質量，注漿時，配制漿液嚴格遵守配比要求，利用濃度計對水玻璃漿液進行檢測，如果發現水泥變質或標號低，需要立即更換水泥。在濃度方面，注漿水玻璃為25～30Be，堵漏水玻璃為30～35Be。

2 注漿工藝

2.1 布孔

采用單排布孔，即在接茬處向下200mm位置均勻布孔，初步定為每圈8個孔，另根據施工中對含水層位的記錄，在含水層位及出水孔方位增設孔。為避免注漿壓力瞬間全部作用于井壁上，注漿孔深度定為2.0m。

2.2 預埋注漿管

注漿管為無縫鋼管，一端車魚鱗扣，規格Ф42mm×6mm×600mm，借助打管器利用風鉆將其打入孔內，外留30mm長絲扣安設球閥。

2.3 注漿工藝流程

①打好鉆孔后，埋置注漿管，同時安裝閥門，將注漿管路連接好。在清水桶內放置2個吸漿籠頭，進行清水壓力試驗，以此為依據，確定注漿壓力、觀察井壁跑漏漿情況及注漿范圍。

②在水泥漿桶內放置兩個吸漿籠頭，進行開泵注漿，注漿過程中以單液漿為主，根據壓力試驗情況確定漿液配比和注漿壓力。注漿量和注漿時間由進漿情況來決定，當壓力接近注漿設計終壓時，將其中一個吸漿籠頭放入清水桶中，沖洗管路，洗好后將其放入水玻璃桶內，采用雙液漿封孔。

③達到終壓、終量后，關閉注漿孔口的進漿球閥，打開泄壓閥，用清水清洗注漿泵和注漿管路。

2.4 注漿參數的確定

2.4.1 漿液擴散范圍

漿液擴散范圍隨著含水層滲透系數、漿液濃度、注漿壓力、注入時間及漿液膠凝時間的變化發生變化。漿液在裂隙中，實際擴散是不規則的，本次壁后注漿對漿液擴散范圍不做規定，只要注漿終壓達到設計壓力和吸漿量達到要求即可結束單孔注漿。

2.4.2 注漿壓力

注漿壓力作為一種能量，使漿液擴散、充塞和壓實。注漿壓力的大小決定于注漿孔裂隙的發育程度和靜水壓大小，同時考慮井壁質量及其抗壓強度，計算公式如下：

①按經驗公式確定

Pa=Po+（0.3～0.5）

Pb=Po+（0.5～0.8）

Pc=Po+（0.8～1.3）

式中Po、Pa、Pb、Pc分別為：注漿段靜水壓為0.2～0.4Mpa、注漿開始、正常、終了壓力。

②按井壁強度計算

P=■>Pc

式中P、Pc、E、б0、б、n、R0、分別為：注漿部位井壁承受壓力、注漿終壓、壁厚度，取0.65m、井壁材料允許抗壓強度，б0=б/n、井壁材料極限抗壓強度，取30Mpa、安全系數，取1.65、井筒凈半徑，取3.8m。

由此算得Pc<2.46MPa，在注漿過程中，有時瞬間壓力大于2.5MPa，井壁也未出現裂縫。

2.4.3 注入量

該井筒注漿部位為第四系（Q）松散層潛水含水層，局部砂礫石層是構成松散層潛水的主要含水層，含水層富水性弱，局部富水性較強。

2.5 注漿結束標準

當注漿孔達到設計的終壓，滿足注入量，不再進漿或進漿量很少時，持續15～20min，該孔注漿即可結束。注漿后，經檢查無出水眼，無明顯淋水，本次注漿即可結束。

2.6 注漿中出現的問題及處理

①漏漿孔較大時用道釘或木楔配合棉紗和破被套將其封堵。

②封堵后如果仍然漏漿，采用雙液漿間歇注漿來封堵，封堵后要清洗管路，以防漿液凝固造成堵管。

3 封水效果

通常情況下，通過注漿前后水量直接對比和超聲波檢測效果的方式對注漿封水效果進行衡量。

3.1 注漿量前后涌水量對比

在涌水量方面，注漿前Q1=27.8m3/h，注漿后Q2=

0.2m3/h，那么封水效果為：

Kf=■=■×100%=99.28%

3.2 超聲波檢測注漿效果

對注漿效果通過超聲波進行檢測可達95%以上。

4 結語

綜上所述，此次注漿效果達95%以上。自注漿以來，井壁涌水基本治理好，取得了良好的效果。

參考文獻：

[1]容步向.淺析注漿技術實踐應用[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2010（08）.

[2]全吉華.礦井巷道支護加固中注漿技術的應用[J].價值工程，2011（32）.

[3]馬萬祥，劉曉平，馬永生.煤礦過斷層巷道化學預注漿加固設計與實踐[J].現代商貿工業，2010（11）.