礦井井筒雙液分段注漿堵水施工技術

【摘 要】陳蠻莊礦井井筒采用凍結法施工方式，井筒凍結圈解凍以后，井筒井壁出現漏水、漏沙現象，井壁采取了注化學漿及水泥漿堵水措施，取得了良好效果。

【關鍵詞】深井井筒；雙漿；分隔注漿；堵水技術

0 前言

陳蠻莊煤礦副井井筒凈直徑6.5m，深度971.5m，其中凍結表土段654m，基巖段311.5m，凍結段采用雙層鋼筋混凝土井壁支護，并在外層井壁與地層之間鋪設厚25mm-50mm的聚苯乙烯泡沫板，基巖段采用單層素混凝土井壁結構。該工程竣工驗收時測得井筒涌水量為3.2m3/h。兩個月后測得副井井筒涌水量為11.5m3/h，其中338m處及490m處，兩孔涌水量各約3m3/h；水壓大，直噴井筒對側，且幾個出水點伴有粘土和細砂流出。出水點水壓上小下大，初步分析凍結段雙層井壁間可能導水，為防止水量增大及漏沙范圍擴大，必須立即注漿堵水；為降低成本同時縮小注漿工期，經研究決定，采用瑪麗散化學漿分段減壓，每一分段內采用水泥漿進行注漿加固。注漿后，效果明顯，井筒涌水量下降至2.2m3/h。

1 注漿施工方案

本次注漿主要目的是封堵主要出水段及加固井壁，結合目前井筒出水點情況，先用瑪麗散每隔80米進行一個分段，對整個井筒采用由上向下的順序進行分水降壓，然后在每一個分段內對整個井筒采用由上向下的順序進行加注水泥漿，在每個注漿隔斷（20m）之間，采用由下向上的順序注漿。該注漿順序，有利于查找井壁淋水點、滲水點，有針對性的打眼注漿，有利于施工操作。

1.1 操作平臺

（1）鉆孔平臺：利用井筒改造罐籠作為注漿操作平臺，南側罐籠在東側、南側及西側加工平臺，北側加工護欄；北側罐籠在西側、東側加工操作平臺，南側加工護欄，護欄高度1.6m。

（2）化學漿平臺：為減少化學漿的損耗，瑪麗散漿液，注漿泵、清水桶等設備放在罐籠上層（罐籠為雙層罐籠），人員在罐籠內操作，注漿管穿過罐籠上部制作孔，由平臺人員進行注漿。

（3）水泥漿平臺：水泥漿液在距井口5m處地面上制作，注漿泵、攪拌桶等設備由地面專人操作看護，注漿順序由上部分段至下部分段，每一分段內注漿順序由下至上，以達到注漿堵水和加固井壁的目的。

1.2 注漿工藝設計

（1）注漿段高：整個井筒。

（2）布孔方式及數量：化學漿每80m造一圈孔，每圈8個孔，交叉錯位布置。遇集中出水點則頂點造孔注入化學漿。水泥漿每20m造一圈孔，每圈8個孔，交叉錯位布置。加固井壁的造孔數為288個。

（3）有出水點的位置采取在出水點位置500-1000mm附近打設注漿孔，針對出水點水量大且壓力大的部位，打設2個或2個以上注漿孔。

（4）針對環形裂隙出水點，則在裂隙上下500-800mm位置，環向間距2 m布孔。

（5）孔口管：瑪麗散使用D40mm封孔器及注液管、花管；水泥漿孔口管采用Φ42×4.5mm無縫鋼管，長600mm，一端車60mm絲扣，能與變頭相連接，另一端150mm～300mm段加工成馬牙扣。

（6）終孔位置：根據內壁厚度計算孔深，終孔位置：凍結段穿透內壁進入外壁不得超過100mm，嚴禁穿透外壁注漿施工。基巖段穿透井壁進入外壁不得超過100mm。

（7）注漿壓力：注漿壓力以大于靜水壓力1.5 倍作為終孔壓力，最高壓力不能高于6MPa，嚴禁壓力過大破壞井壁。

（8）注漿材料：化學漿選擇瑪麗散，水泥選擇PO42.5水泥，水玻璃選用波美度40Be以上的。

1.3 注漿工藝

（1）鉆孔施工

在井壁上采用YT-27風鉆打眼，鉆至孔口管深度后，先用清水清洗鉆孔。化學漿采用封孔器封孔，外接1寸高壓球閥。注水泥漿時，將黃麻纏在注漿管牙扣的部分上，然后將φ42mm注漿管頂入孔中，注漿管外露50-80mm，外接1寸高壓球閥。封好孔口管并打壓試驗合格后，方可進行注漿施工。

（2）注漿設備及材料

①注漿泵：瑪麗散漿液選用2ZBQ-20/5氣動注漿泵；水泥漿液選用煤礦用雙液變量注漿泵，型號2ZDSB3-C5/10-15。

②注漿桶：瑪麗散使用原裝桶及一個清水桶，水泥漿利用廢舊油桶截成兩個半桶，共需2個清水桶，1個水玻璃溶液桶。

③混合器：采用三通式，兩種單獨的注漿液經過注漿泵、混合器成為一種漿液，經化學反應成為膠體，注入井壁。

（3）注漿材料及漿液配制

高反應能力的馬麗泡沫兩種組份（樹脂和催化劑）以1：1的體積比混合。

水泥漿注漿材料以單液水泥漿為主，單液漿采用PO42.5R普通硅酸鹽水泥配制，水泥漿比重1.2-1.75，當封堵效果不明顯時，可適當采用C-S雙液漿， C-S雙液漿配置采用42Be′水玻璃，雙液漿C：S=1：0.5-1：1。

1.4 注漿技術要求

1.4.1 注漿前準備

（1）工作平臺：在罐籠加工操作平臺，對罐籠進行改造。

（2）照明：照明采用礦燈照明。

（3）通訊：采用對講機通訊，井口2臺，井下帶2臺（一用一備），井口人員聽到井下聯系后一定要再通知絞車房，防止絞車房信號不清出現錯誤操作，確保通訊暢通。同時約好應急點，敲擊供風管路作為備用應急信號。使用敲擊應急信號必須雙方確認回應后方可操作。

（4）壓風：直接在地面壓風管路上接壓風管路，用8號鐵絲雙股每隔5m固定在在井筒橫梁上；供水（供漿）：鋪設一趟供水管路，用高壓軟管，用8號線每隔5m固定于壓風管托上。固定時，先用8號鐵絲捆綁風水管路不小于3圈，然后再牢固固定在井筒橫梁上，將多余鐵絲剪掉，嚴禁將雜物扔到井筒內。

1.4.2 注漿施工

（1）注漿程序：將吸漿籠頭放入清水桶，打開混合器前放漿閥門，再打開孔口管前閥門，啟動注漿泵，開始壓注清水，無異常現象，可將吸漿籠頭移至注漿桶。注化學漿時，注漿一定時間，壓力迅速上升，立即停止注漿；注水泥漿時，注漿一定時間，壓力不升，進量不減時，應逐級加大漿液濃度，或加注雙液漿（并逐步調整其配比，加快凝固時間）。注漿結束后，先將吸漿籠頭移至清水桶，繼續壓入清水，沖冼管路，直至混合器跟前閥門噴出清水。

（2）在孔口設置泄漿閥門，注漿時，專人觀察井壁，一旦發現井壁異常，立即停止注漿，并打開孔口泄漿閥泄壓。

（3）注漿觀測記錄

觀測記錄注漿過程中的注漿壓力、漿液濃度、漿液消耗量，發現問題及處理。

（4）冒漿、跑漿事故預防及處理

其征兆是壓力突然下降而不回升，或吸漿量突然增大，發現后，立即停止注漿，并查找冒漿、跑漿地點，并采取局部應急措施（用木楔、棉紗封死堵牢）封堵冒漿處，然后采取措施，加大漿液濃度，調整凝固時間，采用間歇注漿、低壓注漿以防繼續冒漿、跑漿。

（5）注漿結束標準：化學漿以達到設計終壓為標準；水泥漿液初次注漿以封堵出水點為標準，復注加固以達到復注設計終壓為標準。

2 結論

井筒分段間隔注漿是一種有效的防治水方法，可以有效的將深井高壓力涌水封堵于壁后，同時還起到加固井壁的作用，成本低，注漿速度快，堵水效果好。

[責任編輯：謝慶云]