煤礦礦井施工中注漿堵水技術的應用研究

馬名智

摘 要：煤炭資源是一種意義非常關鍵的資源，它的存在能夠給國家的經濟建設作出巨大貢獻，而且能夠為廣大群眾的生活創造極大的便利。然而要想實現煤炭資源的有序開發，就要做好礦井工作。然而目前我們國家的礦井施工過程中經常遇到干擾要素，比如滲漏問題。作者具體地分析了針對礦井開展的注漿堵水工程相關的內容。

關鍵詞：注漿堵水技術；黏土水泥漿液；滲水性

中圖分類號：TD822 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0158-02

引言

眾所周知，煤礦是國家的重點礦區，它能夠為我們帶來豐富的煤炭資源。然而一旦其礦井發生了滲漏問題的話，就會對其生產工作產生嚴重的負面影響，有時候還會對相關人員的生命以及財產等造成極大的威脅。當前時期的礦井在開采的時候其強度以及深度等都在增加，由于壓力不斷增加，此時其巷道出現變形現象的概率不斷增加，此時就會使得礦井經常出現滲漏問題，而一旦出現了滲漏現象的話，我們的生產工作就會受到極大的干擾。為此，相關人員研究了注漿堵水工藝，通過合理的使用該工藝，我們能夠將滲漏問題控制住，能夠確保生產活動不受干擾。

1 礦井注漿工程設計方案

1.1 合理布局注漿孔

一般來講，我們將注漿半徑控制在9m，保持井筒荒徑和注漿孔圈之間1.3m的距離，依據其長度設置3個一樣的孔，分析其偏斜情況，如果不符合施工規定的話就要對其補孔處理。當井筒斷面超過規定半徑后即可將注漿孔放置在凈徑內，保證注漿套管1.3%的平均偏斜率。

1.2 確定深度

在設計孔的深度的時候一定要和礦井本身的深度對比，一般來講要確保其比井的深度低最少11米左右，一旦達到了該數值的話，就會遇到富水層，此時為了確保生產工作的安全，就要運用特定材料，其目的是為了確保礦井有良好的水力聯系，在實際的工作中一定要結合具體情況確定井底和漿液的間距。

1.3 明確注漿的高度和段高

注漿泵排量、巖層涌水量等條件是決定注漿段高的主要因素，針對普通地層設計范圍在35～45m之間的段高，針對富水層區域設計范圍在25～35m之間的注漿段高。注漿方式采取2種并用的方法，先實施分段下行的模式，達到注漿全深后轉變方式，按照由下到上的順序開始采取分段上行復注的模式，此時保證平均段高為90m。

1.4 合理使用材料

一般來講，我們都是運用泥漿，而對于那些縫隙較為明顯的石灰石最好是加大水泥漿的濃度，只有這樣才可以確保其粘合性強。一般來講，我們多是選用黏土水泥漿，因為它較之于膨脹水泥來說，所需的費用較少，而且可注能力強大，不會對生產活動造成污染，所以被大范圍地應用到建設工作之中。

2 礦井注漿工程施工方案

2.1 鉆孔防斜及糾偏

在注漿的過程中，我們一定要控制好其偏斜率。這主要是因為偏斜率會對注漿的品質有很大的影響，一般來講我們將該數值控制在4.8%以下，而針對注漿套管部分的偏斜率要盡量小于1.6%，平均測點距為10.5m，要想做好防斜以及糾偏等活動，就要切實依據如下的幾個標準進行：第一，確保灰土盤地十分平整，在安裝的時候要確保設備的中心保持平行。第二，確保主竿與加重管保持垂直，而且要確保鉆桿與巖芯管也要保持豎直，一般來講要將巖芯管的長度控制在4.5m以內。第三，在開展鉆孔工作以前要做好前期準備活動，比如要測試螺絲是否固定牢靠，只有這樣才可以確保鉆進的時候壓力不會有偏差，而且要合理使用鉆向設備。

如果鉆孔需要糾偏的話，就要使用加重設備，一般來講要選擇長度較長的巖芯管，而且要使用沒有外齒的鉆頭，假如偏差非常嚴重的話就要借助特定的糾偏設備加以處理。

2.2 松軟地層下止漿塞的使用原則

在軟土層中使用止漿塞的時候，一定要嚴格遵守如下的幾點：第一，對于那些半徑較小的孔要借助鉆頭處理，對于那些本身半徑就很大的孔，可以在之前的基礎上適當的加寬就行了。第二，先把黃泥和干草摻雜到一起，拌和均勻以后放到孔種，確保沒有注漿的區域的搭橋工作開展到位，然后將配置好的漿液注入孔隙里面，而且要保證它的深度控制在13m左右，然后保持不動放置9天，當其固結以后，使用特定大小的鉆頭鉆入水泥之中，把塞子放到注漿孔之中。第三，合理的選擇鉆頭，型號合適的鉆頭會加快施工的速度，確保孔壁具有較高的完整性，對于那些較為松軟的土層，在施工的時候最好是使用四翼鉆頭，處理好之后再借助圓形的鉆頭來處理，其目的是為了擴大孔隙的尺寸。第四，在處理下段的時候通常使用高鉆進方法，這樣能夠減少用時，而且能避免破壞。第五，為了確保施工符合規定，要適當的調整三爪止漿塞的半徑，從原來的75mm調整為105mm，加大孔壁鉆進深度。

2.3 注漿時要關注的要點

第一，由于泵壓以及泵量的改變會對注漿工作有很大的影響，因此在最初的時候要將其泵量控制好，一般是不超過145L/min，當深度加深之后，再對其增加壓力。對于大吸漿量的情況一般要適當的增加漿液的濃度，只有這樣才能夠增加壓力。相反的對于吸漿量較小的情況要適當的減小濃度，只有這樣才可以確保擴散距離等符合工作規定。第二，必須確定掃孔以及復注、提鉆的用時，只有這樣才能夠保證漿液以預期的速率固結，如果太早或是太晚提鉆的話都會造成嚴重的問題。而掃孔時間同樣會對漿液有影響，通常我們做好提鉆工作4個小時之后就可以掃孔了。相應的復注時間也要控制好，如果早于規定的時間處理的話，就會導致固結體的強度變弱，相反的如果超過了設定的時間的話就會影響到注漿的速率，通常我們將該時間設定為一整天。第三，要將孔隙里面的各種氣體都釋放出來，確保注漿工作順利進行。如果縫隙里面有氣體的話就會生成壓力，導致注漿工作受到極大的阻礙。當我們提出鉆桿的時候，止漿塞的壓力就會變小，縫隙相應的變小，此時漿液會朝外流，為此我們一定要借助籠頭來處理這些滲出的液體。

2.4 巖層裂隙阻力小、吸漿量大時采取的措施

（1）使用間歇式方法，逐漸升高壓力，直到其符合標準為止。（2）針對大裂隙巖層采取間隙定量注漿方案；（3）通過加大漿液濃度來減少吸漿量。（4）利用膨脹水泥來減弱巖層裂縫阻力，同時采取減少段高的形式，取得良好的填充效果。

3 注漿的工藝流程及安全要求

3.1 注漿的工藝流程

（1）先在礦井附近建立位置合理的造漿系統，借助礦斗的作用來運輸泥漿，使得儲水泥漿桶能順利完成對接工作；（2）注漿泵會攪拌均勻所有漿液，將其注入到注漿管中，借助設備將其注入縫隙中，繼而開展掃孔以及復注等活動，確保固結體符合規定。

3.2 安全要求

第一，對于工作者來講，在具體的開展工作的時候必須嚴格遵循相關的標準和條例，為了防止漿液給人體帶來傷害，就要確保在觸碰液體以前做好防護工作，比如要戴上防護眼鏡以及專用的手套等。第二，孔口管端部過漿裝置使用完畢后要先將壓強完全降下來以后才能進行拆卸活動，因為如果不按照這樣來操作的話，就會導致其中的漿液噴出，危及到相關人員的安全。第三，為了確保閥門不受損害，如果管線的壓力太大的話就要使用合理的降壓方法。第四，在選擇材料以前，要認真分析它們的物化特性，只有測試達標之后才可以使用，以免使用不合理的材料導致施工工作受到極大的影響。第五，要認真記錄工作中的各種數據內容，其目的是為了出現問題的時候可以有數據作為參考。第六，要認真清理注漿孔，因為其是否潔凈會對后續的注漿工作有極大的影響，而且還會影響巖面的防滲性能。第七，當堵水工作開展好以后要不定時抽查，一般是使用隨機打孔的形式來開展的。

4 礦井注漿堵水新技術的應用

4.1 ZGS-1 型水力膨脹式單管止漿塞

使用最新開發和推出的ZGS-1 型水力膨脹式單管止漿塞，可膨脹的膠筒外殼與中心管連接，借助花蘭螺母、聯接鎖栓的力量來鎖緊。膠筒受到液體的壓迫而緊密圍繞孔壁，讓孔壁成形更完整，實踐證明該類型止漿塞的效果要優于傳統使用的三爪異徑止漿塞，通過提高下塞成功率來加強止漿作用。

4.2 DSC-1型凍結壁聲波測厚儀

利用DSC-1型凍結壁聲波測厚儀來評價注漿效果，它會朝著被測試的巖體釋放聲波，然后把獲得的數據返回，和巖體結構特性形成契合。考慮到采取注漿措施的地層帶有低聲波傳播速度、節理發育等特點，因此聲波會被巖體所干擾，導致傳播的速率變慢，而注漿前后的聲波之差是判斷注漿效果的重要標準。

5 結束語

通過上文的敘述，我們得知煤礦是國家非常關鍵的礦體，它們的存在能夠為國家的經濟發展注入活力。然而目前我們在開展礦井開采工作的時候時常會遇到一些負面現象，比如礦井滲漏問題。一旦出現了滲漏現象的話就會給相關人員的生命以及財產造成極大的威脅。因此為了避免負面現象發生，就要積極分析滲漏情況，采用合理的防滲措施。筆者先是分析了以往的礦井注漿策略，然后在這個前提之下論述了很多新工藝。

參考文獻：

[1]孟慶華.平煤股份八礦二水平西大巷注漿堵水技術及啟示[J].科技資訊，2012（12）：118.

[2]周長國，劉志強，王德寶.煤倉環幕注漿堵水技術及應用研究[J].山東煤炭科技，2012（5）：160-161.

[3]馬江淮，嚴家平，張海濤，等.板集煤礦副井井筒地面注漿堵水技術與效果評價[J].煤礦安全，2011，42（4）：45-47.

[4]李福賢，郎彥龍，李保東，等.大強煤礦副井井壁注漿堵水技術的應用[J].煤礦安全，2011，42（6）：101-103.

[5]王永紅，靳寶全，渠云田.煤礦井下電力監控通信系統研究[J].煤炭技術，2013（1）：42-43.