滲漏水綜合治理方法在寺河礦主斜井中的應用

宋俊波

（晉煤集團寺河礦，山西 晉城 048000）

山西省晉城無煙煤集團礦業有限責任公司寺河礦是國家“九五”期間重點建設項目，寺河礦于1996年12月30日開工建設，2002年11月8日通過國家驗收正式投產。2006年寺河礦井改擴建（二期）工程開始實施建設，新增一個西井區，2012年二期改擴建工程進行了驗收投產。目前寺河礦生產能力為9.00 Mt/a，其中西井區為4.00 Mt/a，東井區為5.00 Mt/a。

由于礦井服務年限較長［1］，寺河礦東主斜井55～80 m段井壁頂部及幫部滲漏水嚴重，該區域巷道內襯為砌石結構，壁厚615 mm，砌石石塊尺寸約為200 mm×400 mm。該區域多年來一直出現滲漏水，但滲漏水量較小，2018年6月滲漏水量急劇增大，多數砌石縫隙漏水，且較多漏水點中含有泥沙。長此以往必將造成東主斜井井筒后壁空洞，嚴重威脅井筒安全，極易造成井筒垮塌、皮帶停運、礦區停產等危害，將造成很大的損失。

1 方案設計

2018年6月，綜合分析漏水情況后，結合現場實際情況提出采用“井下化學注漿+地面袖閥管注漿”相結合的綜合治理理念。傳統注漿工藝一般采用水泥單液或水泥水玻璃雙液注漿,其材料為大分子顆拉狀,無法滲透巖層內微小的裂隙；其次凝固時間長,注漿壓力小，擴散范圖小,凝固后會產生縮水空隙；另外傳統注漿的材料為脆性材科，應力變化時,會產生新的裂縫［2］。該理念與傳統注純水泥漿堵水工藝相比，能徹底解決東主斜井井筒滲漏水問題。先進行井下化學注漿［3］封堵漏水，防止水流對壁后土體繼續侵蝕造成壁后土體流失的同時，保證地面注漿不會從井下流失，節約材料；再進行地面袖閥管注漿，對井下化學注漿未封堵完成的滲水位置進行再次封堵，同時又對井筒壁后進行充填，對路面地基土體也有加固增強作用。

1.1 井下化學注漿

井下化學注漿采用XT301丙烯酸鹽灌漿材料。該灌漿材料是一種以丙烯酸鹽為主體成分的水性灌漿材料。由三組份組成：丙烯酸鹽(A組分)、引發劑(B組分)、促進劑(C組分)。B、C組分按1:1溶于水后，再與A組分按1:1混合后可直接通過灌漿泵灌入漿體，固化后形成一種彈性凝膠體，對各種結構的滲漏水處理效果良好，該化學注漿已在陜北礦業公司袁大灘礦主井注漿堵水工程及天地王坡煤業有限公司鐵路專用線隧道注漿堵水工程均應用過，且堵水效果良好。由于每個鉆孔注漿控制范圍為2000 mm×4000 mm，故鉆孔間距按2000 mm×4000 mm進行布置，結合本工程現場實際滲漏水情況，井下化學注漿預計鉆孔500個，注化學漿液10000 kg。

圖1 井下化學注漿孔位布置平面

該化學注漿材料特點：可灌性好，粘度極低；施工性能良好，固化時間快；凝結體具有一定的彈性；粘結性能好；抗滲性能好；屬于非燃品，非爆物，不污染環境，無毒性。該化學材料專用于處理井下或隧道的滲漏水點。

1.2 地面袖閥管注漿

地面袖閥管注漿不同于一般的采空區注漿，施工時進行分層多次注漿，分層注漿保證了漿液從孔口至孔底均可得到有效擴散，多次注漿保證漿液在治理區域內進行擴散，避免造成漿液流失。綜合考慮井筒尺寸及現場情況，注漿孔按間距3.9 m，排距2 m，每排3個鉆孔進行布置，在砌石與混凝土段接茬處加密至5個鉆孔（在3個鉆孔中間等間距增加2個鉆孔）。袖閥管注漿預計鉆孔86個，進尺900 m，注漿量350 m3。

圖2 袖閥管注漿法的工作原理

2 方案實施

2.1 井下化學注漿

（1）開槽

沿砌石結構滲漏水縫隙將原砌筑的砂漿剔除，深度約30～50 mm，寬度為原縫寬，并用清水清洗干凈。

（2）鉆孔

沿井筒頂部及側壁滲漏水縫隙每隔30～500 mm用風動鉆機鉆孔，孔徑14 mm，鉆孔深度150 mm，鉆孔完成后在孔內埋設注漿嘴（8 mm全鋁止水針頭），用堵漏王等固化材料進行固管，最終將滲漏水流引至注漿嘴內流出。

（3）埋嘴

在鉆好的孔內安裝灌漿嘴（8 mm鋁管），并用堵漏材料將灌漿嘴周圍與孔壁之間封閉密實，將滲漏水引至管頭內流出。

（4）灌漿

丙烯酸鹽灌漿材料，采用手搖灌漿泵灌注，灌漿壓力為0.3～0.5 MPa，盡可能多灌漿液，以保證漿液填充至內襯與土體的空隙處，堵塞滲漏水的通道，保證滲漏水治理的效果。

（5）拆嘴

灌漿完畢，觀察是否還存在滲漏水的現象。如確認不再滲漏則清理干凈已固化的溢漏出的灌漿液后，鑿除灌漿管并用堵漏材料封閉。

2.2 地面袖閥管注漿

（1）地面注漿孔鉆孔采用GX-1型鉆機鉆進，孔徑130 mm，全孔下入Φ76 mm鋼管改裝成的袖閥管進行注漿。袖閥管具體作法為：①在Φ76 mm鋼管側壁上采用穿孔機進行鉆孔，孔徑Φ12 mm，間距0.4 m，每個斷面鉆6個孔，并用膠圈封閉；②孔口鋼管采用電弧焊焊接法蘭盤固定注漿芯管，進行封閉注漿。袖閥管內設6分管作為注漿芯管，注漿時壓力不宜大于0.5 MPa。

（2）注漿工藝采用全孔間歇式分層注漿方法。漿液采用水灰比=1:1的純水泥漿，水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。采用孔口壓蓋或下特制止漿塞的方式注漿，可多次掃孔，重復注漿，有利于保證注漿效果。

單孔注漿施工順序：制漿→泵壓輸送→泵量、泵壓及孔口壓力觀測記錄→受注層分次注漿→達到設計要求后注漿管上提至下一注漿層位→循環進行以上過程→達到單孔注漿結束壓力或達到定量后結束。

3 結語

1）總結

該項目工程造價為190萬元。2018年6月項目實施過程中主要完成工程量為：井筒化學注漿注漿孔600個，注化學漿液10440 kg；地面袖閥管注漿鉆孔84個，總進尺730.8 m，注純水泥漿液402.62 m3。

注漿前，東主斜井井口以下55～80 m段25 m范圍滲漏水嚴重，尤其架空乘人裝置一側頂部有多個大股水流漏水點，其余區域也均有大面積淋水現象。

采用“井下化學注漿+地面袖閥管注漿”相結合的治理方法進行滲漏水治理，治理完成后，通過2018年7月至2019年12月期間觀察，該區域滲漏水已得到有效控制，堵水效果良好，已無任何滲漏水現象。為東主斜井輸煤皮帶安全運營創造了良好生產條件。

2）展望

“井下化學注漿+地面袖閥管注漿”相結合的治理理念可在斜井筒、立井井筒及輸煤隧道等滲漏水嚴重區域進行推廣應用。也可將井下化學注漿方法單獨應用于井下滲漏水嚴重處。

地面袖閥管注漿用于地面矸石山或采空區的加固及防滅火處理。廣泛應用可為礦山環境恢復治理及井下安全文明生產提供優越的作業環境。