井筒基巖段堵水注漿治理技術

摘要：井筒基巖段出水水源大多是砂巖含水層裂隙水，砂巖裂隙開度較小，水力聯系較差，出水一般具有水點多、分散不集中等特點，給注漿治理帶來了較大的難度。謝一礦深部井一號風井井筒注漿之前出水量較大，達45m3/h，通過一系列合理有效的注漿方案實施，注漿結束后，水量降到4.8m3/h，注漿效果明顯。本文簡要闡述謝一礦深部井一號風井井筒堵水注漿治理方案和注漿施工工藝，并就施工過程中出現的問題，提出建議。

關鍵詞：基巖段 井壁 注漿治理

1 概況

淮南礦業集團謝一礦深部井一號風井為原主井，井口標高+26.5m，井筒凈徑7.0m，井深585m，井底標高-557.7m，與淺部井貫通。井筒表土段壁厚為800mm， 井筒基巖段壁厚為500mm，均為單層素混凝土井壁。井筒表土段為回填土及第四系粘土，總厚為14.8m，其余為基巖段；基巖段為二疊系石千峰組，巖性以泥巖及砂巖為主，砂巖段裂隙較發育。井筒掘砌前對井深0～490m區段進行了地面預注漿，其余區段未進行地面預注漿；井筒掘砌施工過程中，預注漿段井筒掘進時涌水量很小，未預注漿段井筒掘進時發生3次出水。本次注漿施工前，對井筒出水情況進行了調查，井筒主要出水位置在530～585m區段，井筒總涌水量約為45m3/h。

2 注漿方案

本次注漿治理難點主要有：一是出水量較大，總水量達45m3/h，其中靠近井底部位單個出水點水量達15m3/h，封堵難度較大；二是井壁質量差，在井筒掘砌過程中，井壁出水區段防治水措施做的不到位，造成井壁混凝土強度低，承受高壓注漿的能力差，可能會影響注漿效果。根據該井筒的實際情況，在堵水治理注漿施工中，主要采用如下技術方案：

2.1 總體方案：本次注漿采用壁后注漿和對點注漿相結合的注漿方法，注漿施工采用總體下行、段內上下行相結合反復注漿的施工方法；通過對含水層裂隙、井壁出水裂隙及壁后空隙等出水通道進行有效注漿封堵，達到封水加固的效果。注漿過程中，根據現場情況，適時調整注漿方案。

2.2 施工順序：先對井筒530m～585m主出水區段采用壁后注漿和對點注漿相結合的方法進行堵水加固注漿，然后對整個井筒采用上下行往復進行對點封水注漿。

2.3 技術重點：一是封堵井底部位主水點，采用先截后堵、疏堵結合的治理方法；二是每個注漿區段注漿時，多保留水量較大的注漿孔，起泄壓作用，避免注漿時井壁出現損壞現象；三是井壁損壞部位要先采用打錨桿掛網方法修復，并用雙液漿進行加固；四是堵水注漿過程中，對井壁一并進行加固注漿，加固注漿在井壁空隙較大部位可采用雙液漿進行加固。

3 注漿設計

3.1 注漿孔布置：對點注漿直接在水點附近造孔，孔深要穿透井壁，一般為1.5～2.5m，水量較大出水點可先施工導水孔及卸壓孔。壁后注漿孔成排布置，每排可根據現場情況來布孔，盡量均布，相鄰兩排孔錯開布置，呈梅花型，孔深為2.5m。孔數及孔深可根據注漿情況增加，擴大注漿封水帷幕，提高堵水效果。

3.2 注漿材料：本次注漿以普通硅酸鹽水泥和超細水泥為主，根據堵水效果，必要時使用化學漿。漿液類型以單液漿為主，堵水可使用雙液漿，加固井壁必要時也可使用雙液漿。

3.3 注漿壓力：因本次注漿段井壁質量較差，為防止壓壞井壁，最大壓力值取受注點水壓的1.0～1.2倍，注漿時可根據現場情況適當調整，在井壁損壞部位要降低注漿終壓。

4 注漿施工

4.1 注漿工藝

因本次注漿井筒出水位置在基巖段，主出水位置較深，在530m～585m區段，另外根據井筒裝備情況，選擇井下注漿工藝。井筒采用臨時井架配臨時絞車和吊桶進行提升，井筒內安裝三層吊盤，井筒內通過穩繩懸吊兩路Ф25mm高壓膠管、一路Ф50mm供壓風專用高壓膠管、一路35mm2動力電纜、一路視頻監控光纜及一路通訊信號電纜。在地面形成制漿站，在井下第二層吊盤上形成井下注漿站，地面制漿站制好的漿液用地面注漿泵或自吸，通過井筒內高壓膠管輸送到井下注漿站，用井下注漿泵進行注漿。注化學漿可把化學漿桶直接下到井下進行注漿。造孔打眼直接在吊盤上進行。注漿工藝流程詳見圖1。

[圖1 井下注漿施工工藝流程圖]

4.2 注漿施工

4.2.1 施工工序。根據井筒出水情況，先對井筒530～585m主出水區段采用壁后注漿和對點注漿相結合的方法進行堵水加固注漿，然后對整個井筒采用上下行往復進行對點封水注漿，最后對井筒主要區段500～570m進行再次壁后加固注漿。

4.2.2 施工技術。①井筒530～585m主出水區段為本次注漿重點區段，該區段注漿治理先對530～550m區段進行壁后注漿，然后對582m處主出水點進行堵水注漿，最后對井底進行堵水注漿。根據井筒掘砌期間出水情況及井筒地質柱狀圖來分析，在井深538～548m區段巖性為砂巖含水層，該含水層可能是井壁主要出水點主要水源，先采用壁后注漿的目的是對該含水層出水裂隙進行封堵，在井壁外圍形成一定范圍的封水帷幕，來隔斷井壁出水通道與含水層出水裂隙之間水力聯系。壁后注漿過程中，同時對井壁出水點進行封堵，并對井壁損壞部位進行加固。②582m處主出水點水量較大，水量達15m3/h，從井筒柱狀圖可以看出，該位置處在細砂巖層位。根據出水點出水特征，采用先截后堵、疏堵結合的治理方法，即先施工截水孔、導水孔及卸壓孔，對截水孔進行注漿，后對導水孔進行注漿。③582m主水點堵水注漿結束后，發現井底及東馬頭門底板向外冒水，水量為4～5m3/h。封堵井底水點先在井底井壁周圈、井底及東馬頭門各施工一排注漿孔進行加固注漿，然后再進行對點注漿。④注漿初期，因含水層裂隙、壁后空隙等受注情況掌握不清，注漿材料先選用顆粒細的超細水泥，注一段時間后，發現大多數孔都能注入漿液，說明受注空間較大，注漿材料改用顆粒狀P·O42.5普通硅酸鹽水泥。后期封堵小水點注漿以超細水泥為主。最后主出水區段再次壁后注漿選用固爾亞化學漿，來擴大漿液擴散范圍，讓漿液充分進入到含水層深部裂隙及細小裂隙，使細小出水通道得到進一步有效封堵加固。

5 注漿效果

5.1 本次注漿共注入P·O42.5水泥97.5t、超細水泥20t，注入固爾亞化學漿2t，消耗水玻璃16.6t。主要注入段為530～585m主出水區段，封堵主水點及壁后注漿絕大部分均采用單液漿注入。通過分期選擇不同類型注漿材料，可充分對含水層及井壁細小裂隙進行充填，達到注漿堵水加固目的。

5.2 在井筒主要出水區段進行再次壁后注漿加固過程中，僅有少數孔出水，其余均為干孔或有少量滴水現象，說明井壁裂隙、壁后空隙及含水層裂隙等出水通道已充填實，達到注漿預期效果。

5.3 注漿結束后，井筒無明顯滲淋水點，經現場實測井筒水量為4.8m3/h，堵水率達89%。

6 結束語

本次注漿堵水加固達到預期的效果，為今后類似工程施工積累了一定的經驗。本次注漿在施工設備及技術創新方面有一定的成效和突破，具體有以下幾個方面：

6.1 本次井筒堵水注漿首次使用2ZBQ-10/12型氣動雙液注漿泵，這種類型注漿泵流量和壓力較大，最大流量為60L/min，最大壓力為18MPa，可無級調量，也可定壓自動變量，性能穩定，體積小，不需要電氣設備，使用安全。通過使用，效果良好，可以在所有注漿工程中推廣使用。

6.2 本次注漿在吊盤上作業，需要起落吊盤，吊盤在起落過程中，可能會掛斷井壁注漿孔口管，井壁注漿孔口管一般使用Ф42×550mm地質管，這種類型孔口管管壁較厚，吊盤起落通過時，掛斷難度較大，會影響吊盤起落，給安全帶來一定的威脅。針對這種情況，從安全及成本兩方面考慮，對原孔口管進行了改進，選用1寸無縫鋼管加工成注漿孔口管，通過使用，效果良好，因改進后1寸注漿孔口管管壁較薄，吊盤起落通過時易掛斷，另外可以節約成本，提高經濟效益。因1寸注漿孔口管不能二次透孔，適合在井筒基巖段堵水注漿中使用，井筒凍結段堵水注漿仍然使用Ф42×550mm地質管。

參考文獻：

[1]李世峰，金瞰昆，劉素娟.礦井水文地質 [M].北京：煤炭工業出版社，2009

[2]李華奇.礦井防治水[M].北京：煤炭工業出版社，2012.

作者簡介：

宗磊（1980-），男，助理工程師，畢業于安徽理工大學，現從事采礦工程技術工作。