二號煤礦主斜井淋水段注漿材料選型研究

張朋

摘 要：二號煤礦主斜井直羅組-洛河組段存在大面積淋水現(xiàn)象，為解決淋水問題，保證巷道長效穩(wěn)定的使用，對主斜井淋水段進(jìn)行了注漿治理。考慮主斜井淋水段圍巖屬于孔隙、微裂隙雙重介質(zhì)含水層，呈現(xiàn)高富水，低滲透的特點，選用一般常用的水泥漿液注漿，很難注入巖層。本次在充分考慮圍巖性質(zhì)和經(jīng)濟成本的基礎(chǔ)上，選擇成本較低，滲透性好，在高水灰比條件下100%結(jié)石且不淅水，具有微膨脹的高水材料。同時配合可注性好，粘度低，凝膠時間可調(diào)的高分子化學(xué)漿。兩者配合注漿，在二號煤礦主斜井淋水段治理中效果明顯，徹底解決了主斜井長期淋水的問題，為今后相似煤巖體注漿材料選型提供了參考。

關(guān)鍵詞：主斜井;高富水;低滲透;高水材料;高分子化學(xué)漿

1典主斜井淋水段概況

二號煤礦主斜井傾角5°，主要采用錨噴支護，噴射混凝土厚度150mm，斜井全段底板硬化厚度100mm。主斜井布置皮帶運輸煤炭，兼進(jìn)風(fēng)和安全出口。

主斜斜井揭露的地層由老到新有上三疊統(tǒng)永坪組（T3y），中侏羅統(tǒng)延安組（J2y）及直羅組（J2z），下白堊統(tǒng)洛河組（k1l）。其中主要含水層為洛河組（k1l）及中侏羅統(tǒng)直羅組下段砂巖裂隙孔隙地下水（J2z1）。其中洛河組砂巖及直羅組下段砂巖是斜井的主要含水巖層，屬于孔隙、微裂隙雙重介質(zhì)含水層，呈現(xiàn)井筒涌水量大、水量豐富、結(jié)構(gòu)松散、膠結(jié)程度一般、厚度大等特點。

主斜井淋水主要分部于里程960-1428m段，涌水總量約15m?/h，呈現(xiàn)出水點多，單點涌水量小，其中1104-1234m段較為集中，其余區(qū)段較為分散。

2 治理方案

針對主斜井淋水段特點，初步采用排孔和定點孔相結(jié)合的布孔方式進(jìn)行注漿堵水。先進(jìn)行排孔注漿，然后再針對出水點進(jìn)行定點注漿。排孔布置方式如圖所示，相鄰排孔布置4個、5個，呈梅花樁式，排間距為4m，最終注漿孔深為3.5m。定點孔主要針對出水點布置，在出水點附近0.5m處開孔，孔深2.5m，終孔位置溝通導(dǎo)水通道。

2.1 注漿材料選擇

針對主斜井淋水段特點，結(jié)合圍巖特性，分析得出使用普通水泥漿液注漿較為困難。因為直羅組-洛河組含水層為孔隙、微裂隙雙重介質(zhì)含水層，呈現(xiàn)高富水，低滲透的特點，導(dǎo)水通道較為微弱，普通水泥漿液存在一定的顆粒性，注漿滲透效果較弱，可注性差，因此選擇可注性較好的高水材料和高分子化學(xué)漿。

高水材料的優(yōu)點是速凝且可調(diào)、水灰比高、流動滲透性好，在高水灰比條件下，可100%結(jié)石且不淅水，固結(jié)體塑性好，能使用圍巖變形，具有微膨脹性，經(jīng)濟成本較低。

高分子化學(xué)漿由A液、B液及專用改性添加劑組成。與水泥漿相比，該漿液屬溶液型，具有粘度低、可注性好、凝膠時間可調(diào)范圍大等優(yōu)勢。可根據(jù)注漿過程隨時調(diào)整漿液配比，調(diào)控漿液絮凝固化時間。

1）漿液物化性能指標(biāo)。起始粘稠度2.5-15.0cp（井下氣溫條件下）;絮凝時間：20″-。

2）漿液力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。粘結(jié)強度：2.5-3.5MPa;結(jié)石強度：3.0-9.5MPa;固砂強度;0.8-3.5MPa;抗?jié)B透性：I*10-6～l*10-8cm/s。

2.2 排孔注漿

排孔注漿采用二次套注的方式，第一次鉆孔注漿深度為2.0m，待注入高水材料終凝后，再次套孔至3.5m進(jìn)行二次注漿，注漿材料同樣選擇高水材料。經(jīng)鉆孔窺視資料驗證，高水材料滲透半徑平均2.2m，滲透平均深度4.1m，在井筒周圍形成了一定厚度的帷幕，起到有效的隔水作用。

2.3 定點注漿

待排孔注漿結(jié)束后，針對殘存的出水點，進(jìn)行定點鉆眼注漿，單孔深度控制在2.5m，注漿材料選用高分子化學(xué)漿。A：B采用10：3的配比，初凝時間控制在22～28″，注漿前要進(jìn)行壓水試驗，確保注漿孔與出水點導(dǎo)水通道溝通。一個出水點平均施工兩個注漿孔，進(jìn)行注漿封堵。出水點注漿封堵施工速度較快，封堵效果明顯。鉆孔窺視資料顯示，高分子化學(xué)漿滲透平均半徑1.8m，滲透平均深度3.7m，有效的填充了高水材料未滲透封堵的微裂隙導(dǎo)水通道。

3 施工治理情況

二號煤礦主斜井淋水段治理分為四個區(qū)段，960-1020m段、1104-1234m段、1272-1322m段和1368-1428m段，總計300m。共計完成排孔注漿401個，定點孔注漿308個，消耗高水材料73.64噸，高分子化學(xué)漿46.68噸。

4 結(jié)論

二號煤礦主斜井直羅組-洛河組段存在大面積淋水現(xiàn)象，為解決淋水問題，保證巷道長效穩(wěn)定的使用，對主斜井淋水段進(jìn)行了注漿治理。詳細(xì)分析煤巖體裂隙的特點和滲流水的特征是合理安排注漿堵水的基礎(chǔ)，比對裂隙特點選擇合適的注漿材料是注漿堵水的必要，合理布置注漿孔和注漿施工是注漿堵水的關(guān)鍵。主斜井淋水段圍巖屬于孔隙、微裂隙雙重介質(zhì)含水層，呈現(xiàn)高富水，低滲透的特點，選用一般常用的水泥漿液注漿，很難注入巖層。本次選用高水材料和高分子化學(xué)漿進(jìn)行注漿施工，高水材料成本較低，滲透性好，在高水灰比條件下100%結(jié)石且不淅水，具有微膨脹，高分子化學(xué)漿可注性好，粘度低，凝膠時間可調(diào)。兩者配合注漿，在二號煤礦主斜井淋水段治理中效果明顯，徹底解決了主斜井長期淋水的問題，現(xiàn)施工完成一年多的時間內(nèi)，未出現(xiàn)新的出水點。

參考文獻(xiàn)

[1]馮志強.破碎煤巖體化學(xué)注漿加固材料研制及滲透擴散特性研究[D].北京：煤炭科學(xué)研究總院，2007.

[2]馮志強，康紅普.破碎煤巖體化學(xué)注漿堵水技術(shù)研究及示范工程[D].長江科學(xué)院院報，2009.

[3]張金才，劉天泉，張玉卓.裂隙巖體滲透特征的研究[J].煤炭學(xué)報，1997.