魯新礦井副井高分子材料注漿堵水技術研究

方獻輝時磊

（河南工程咨詢監理有限公司，河南 鄭州 450000）

魯新礦井副井高分子材料注漿堵水技術研究

方獻輝1時磊2

（河南工程咨詢監理有限公司，河南 鄭州 450000）

針對魯新礦井副井淋水現象嚴重情況，采用標本兼治的注漿方案，以封堵井壁涌水為主，加固井壁為輔。采用單液和水泥-水玻璃雙液聯合注漿方式，由注漿封堵之前的13m3/h降低至0.5m3/h，注漿效果明顯。為方便注漿作業施工，在罐籠頂部搭設作業平臺，提高注漿作業效率。

井筒涌水；注漿堵水；壁后注漿

1 工程概況

魯新礦井年生產能力500萬噸，副井井筒設計凈直徑為7.0m，井口設計永久標高為+872.5m,井筒全深為333.63m，井筒凈斷面面積38.465m2。井筒的表土段及基巖風化帶均采用凍結法施工，凍結深度為271m。主要出水點有七處，涌水量為13m3/ h，部分出水點有壓力。副井涌水對提升設備影響較大，且存在一定水害風險，增加排水費用，冬季期間井筒結冰，影響通風和運輸。給煤礦安全生產帶來極大安全隱患。

其中第四系表土層有出水點兩處，新近系砂礫巖及砂巖地層有出水點兩處，白堊系煤系地層有出水點兩處，火山角礫巖及火成巖地層有出水點一處。主要出水點均在標高+752.5m以上。經過對現場出水點的分析，多數出水點均在井壁合茬縫附近處。

2 注漿材料選及其擇止水方法

2.1 注漿材料

理想的注漿材料應滿足以下要求：（1）粘度低、流動性和可注性好，能進入細小裂隙；（2）漿液凝固時間易調節；（3）穩定性好，在流動過程中不產生分層、離析現象；（4）漿液固化體無收縮現象，結實率高，結石體抗滲性好；（5）固化體抗水侵蝕能力強；（材料來源廣泛，價格低廉）。

普通水泥單液漿是指普通硅酸鹽水泥中按比例加入一定量的水及相應的外加劑經攪拌而成的漿液。其主要特點是漿液凝固后具有較高的抗壓強度，能有效地提高地層的承載能力，且其抗滲性能好，材料來源豐富，注漿工藝相對簡單。雙液漿亦稱CS漿液是指以水泥和水玻璃為主劑，兩者按一定比例采用雙液方式注入，必要時加入附加劑形成的注漿材料。水泥-水玻璃雙液漿具有材料來源廣、價格適宜、凝膠時間可控等優點。

魯新煤礦副井此次注漿綜合考慮經濟效益與注漿效果，最終選擇水泥水玻璃雙液混合注漿方式。首先向孔內注入單液水泥漿，然后用水泥水玻璃封堵孔口。水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度為38-42°Be，水泥漿（水和水泥體積）比0.6∶1—1∶1。水泥—水玻璃雙液漿配比3∶1—5∶1。

2.2 注漿方法

針對井筒井壁的出水段含水層特點及出水情況，采用下行式分段截堵，散點專注等方法。在操作過程中根據實際情況合理掌握注漿壓力、控制注漿量。

魯新煤礦副井此次注漿主要作業平臺位于罐籠頂部，單液泵和雙液泵位于風井頂部地面，漿液通過軟管輸送到工作平臺。注漿管必須用雙股鐵絲每個5m困扎一次，捆在在梯子間處。

圖1 罐籠頂部作業平臺

注漿堵水主要作業流程為：井下施工人員乘罐籠到注漿位置，使用風錘開孔（孔徑42mm，孔深500-4 000mm），安裝孔口管，安設高壓球閥，球閥連接混合器與注漿管路，開啟注漿泵進行壓水，打開球閥，注入混合漿液，運用水泥-水玻璃雙液封孔。

注漿管埋設開孔后將事先加工好的注漿孔口管馬牙扣端纏上麻絲，抹上鉛油絲扣端上好套管，用大錘將注漿管砸入孔內，下放孔內不小于500mm,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，球閥和高壓混合氣接好后開動注漿泵用清水沖孔，并做耐壓試驗。根據施工規范要求，注漿壓力為靜水壓力的1.5-2倍為準。

此次注漿采用興城市注漿泵廠生產的2TGZ-60/210型雙液注漿泵，該注漿泵最大可提供21MPa的注漿壓力。

注漿時調配好的水泥漿和水玻璃事先貯存在兩個容器內，將注漿機兩個吸漿軟管分別放置在裝有水泥漿和水玻璃的容器內，漿液在注漿泵內混合并被壓入注漿管，混合漿液在壓力作用下迅速進入導管并通過導管上預先打的小孔充滿注漿孔，如圖2所示。

圖2 注漿工藝流程示意圖

3 注漿施工效果分析

此次注漿共使用水泥155噸，水玻璃10噸。取得顯著注漿堵水效果，注漿結束后，對井筒涌水進行測定，副井井筒涌水量由原來的15m3/h降低至0.3m3/h。杜絕了井筒因涌水而帶來的重大安全隱患，同時也對井壁進行了有效的加固。安全目標、經濟效益得到最大發揮，達到了標本兼治的預期效果。

4 結束語

此次注漿堵水在注漿材料和注漿工藝都得到了有效的創新運用，堵水效果極佳。在罐籠頂部搭設工作平臺不僅有利于提升注漿作業施工效率，而且還能更好地提高注漿質量。

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