預注漿技術在礦山井巷工程施工中的應用

何守偉

（貴州鑫誠科技有限公司，貴州 貴陽 550003）

將預注漿技術運用于礦山井巷工程施工中，在地面形成封閉的隔水層，阻擋水分的滲透，突破地質環境的局限，可更好發揮技術的優勢以改善施工環境，確保礦山井巷工程的順利進行。

1 預注漿技術在礦山井巷工程施工的應用

1.1 注漿前準備工作

第一，回采工作面前，需要事先布置水平探眼在工作面上，確定好陷落柱的具體位置。第二，為了保證作業的安全性，需要在回采前準備工字鋼、備用單體柱等材料，放置隔膜泵、排水管、風泵在工作面低洼處。第三，根據具體的地質資料，陷落柱會在回采前發生揭露，因此，必須在此之前校正陷落柱邊界并對邊界處的煤巖分界層注漿[1]。

1.2 確定注漿孔數及排列方式

鉆注漿孔可以探測地下水層或者進行注漿，在進行挖掘鉆孔的過程中，地下水層的存在會影響整體的施工進度，可以利用探水孔探測巖層類型、涌水壓巖層的破壞層度及水量上涌程度，再根據探測的數據進行分析總結并確定注水泥漿的相關參數，確保施工過程的合理性和科學性。井筒直孔段布孔圈徑12.1m，均勻分布6個注漿孔，早期的注漿孔為10個～20個減少為現在的個位數。在正式施工時，根據施工需要，確定6個注漿孔數鉆孔位置、間距、及施工順序，開始鉆孔并檢測鉆孔的質量，再安裝注漿管和封孔部件。根據測量可得，注漿孔直徑為90m，孔間距為2.3m，施工順序為一序孔：Z135#，二序孔：Z2、4、6#[2]。使用風動煤鉆通過徑向傾斜的方法進行打孔，對于預注漿工程的直孔固管段偏斜要求在2%范圍內，傾斜精度為5度，設定偏距為3m，鉆孔軌跡大體均勻分布。

1.3 設定注漿參數

在實際的施工過程中設定好注漿參數。第一，確定注漿段高。注漿的段高的最終確定需要根據地質水層的具體厚度、注漿的最佳深度及鉆孔的深度三方面綜合分析。對礦山井巷進行施工前，需要進行事先勘測和分析，確定地下水層的具體位置，富含水層的具體位置是當鉆孔深度達到一定深度時，可能出現多端斷裂破碎帶。從施工的角度考慮，為保證施工的安全性，安全穩定通過這段區域，就必須設置注漿長度與富含水層一樣的深度，注漿孔必須穿過含水層底板以下最合適的距離才可以保證安全[3]。第二，注漿壓力。注漿壓力須高于靜水的壓力，保證在預注漿的過程中的壓實擴散和充賽。在正式施工時，根據地質條件充分考慮地下水層的深度、壓力，設置預注漿的壓力必須為靜水壓大小的2倍。第三，確定預注漿的使用范圍及配料。礦山井巷的施工需要根據不同的地質條件及地下水層的具體情況確定注漿范圍。進行注漿材料的配比時，一般使用的材料為普通硅酸鹽水泥和水玻璃，根據施工的實際需要并嚴格按照不同材料的配比比例科學地制定配料。第四，確定預注漿的擴散范圍。進行預注漿之前，需要根據施工環境、地質條件、技術操作特點來計算出預注漿的具體擴散范圍。

1.4 科學鑒定注漿結果

注漿施工完成后，檢查注漿的每個環節并科學、合理地分析、評定檢測的結構，重點關注最薄弱的環節。按照實際施工環節和具體情況檢測孔洞深度并進行分析，從而確保孔洞不會發生漏水現象。另外，在檢查漏水現象時，還需要配合水壓的檢測，根據檢測的綜合數據確定注漿結果。

2 預注漿的施工工藝

2.1 超前探測施工工藝

超前探測的施工情況主要分為：第一，在工作面回采前，使用風動煤鉆在支架前面煤墻進行打眼，工作面的范圍一般在揭露范圍及陷落柱揭露邊界的范圍。第二，正常推進工作面后，打探眼的方式按照推進的距離、陷落柱揭露范圍且平行于順槽方向進行，以探明推進方向8m范圍的陷落柱邊界位置，有利于提前在邊界注漿。

2.2 短柱漿孔施工工藝

礦山井巷施工的內頂板一旦出現滲水現象，長時間沒有處理的話，就會威脅作業人員的生命財產安全。淺孔一般用于封水、堵水、引水及加固圍巖，滲水的面積與圍巖有關，一旦圍巖破碎，就會增加施工的難度。短柱漿孔注漿壓力一般不會過大，超出壓力就會造成內頂板脫落現象。注漿灌入具體的孔洞時，相鄰的淺孔打開截止閥，從中流出存儲在原始管道中的裂隙水，一旦流出的是較濃稠的泥漿時，就要即刻關閉淺孔停止注漿。閥關的關閉與控制壓力有關，一旦達到閾值須關閉閥關；然后，將注漿軟管接到相鄰淺孔上，打開閥關借助壓力開始注漿，把握好控制壓力和時間后，停止注漿，關閉注漿閥[4]。

2.3 長注漿孔施工工藝

利用雙液注漿加固孔口管以保證其的抗拔力，根據實際情況，及時調整相應的鉆孔位置。進行注漿時，需要配備2臺長鉆機和2臺注漿泵，時刻注意注漿時孔洞的水壓及水量多少。一旦水量超過規定的數值（20m3/h）或者出現嚴重破損時，必須停止注漿。對孔內進行注漿或者密封時，如果沒有出現特殊情況，就繼續進行施工。完成施工后，無論孔內水量的多少都需要進行具體的堵漏和注漿，注漿水泥的多少按照產水總量的2倍大小進行。

2.4 注漿工藝

注漿一般采用雙液結合單液的方式，礦漿在裂縫中流動及壓實的能力主要通過注漿的壓力進行驅動，它可以控制礦漿的擴散距離。在長期的施工案例中，一般注漿的最大壓力峰值范圍在10MPa～12MPa，擴散半徑在2m左右，滿足這個范圍基本可以進行注漿。注漿的過程受相應的頂板的影響，施工人員必須時刻注意頂板是否發生脫落、滑動現象，一旦發生即可停止注漿。

注漿使用的注漿泵為無級變速的注漿機XPB-50和注漿泵2TGZ-60/210型，注漿的材料及泥漿按單液注漿比例為1：1的重量比，單液及雙液混合注漿。攪拌漿料的工具采用桶式混合器，進行攪拌時，具體篩分水泥以保證未硬化的水泥塊可以進入混合系統。在漿槽內均勻混合相應的漿液，并用氣動攪拌器進行攪拌以防止沉淀。

2.5 地面“L型”鉆孔圍巖加固

為保證礦山井巷和硐室圍巖長期穩定和支護安全性，解決井底巖體破碎、高地應力的難題，需要進行地面“L型”的鉆孔圍巖加固預注漿。通過地面鉆進垂直孔、增斜、降斜等措施在井巷和硐室形成水平孔，注漿加固圍巖，減少注漿鉆孔的工程量和縮短工期，減少后期的支護和二次修復以保證硐室和井巷的圍巖穩定和支護安全[5]。

2.6 回采工藝

回采工藝的工序為割煤到陷落柱邊界，并用采煤機割煤裝巖、前溜進行開空，鋸管和逼幫，再重復第一步，不斷循環重復。工作面陷落柱揭露邊界位置邊界10m內外區域，一般采用回采工藝，根據地質質量計算陷落柱揭露位置與推進尺度的關系，采用采煤機配合放炮破巖進行推進。

3 注漿施工的注意事項

注漿的順序是封堵井壁到止漿墊外圍以形成帷幕后再對工作面進行預注漿。礦井井筒內由于水量大造成靜水壓力大，需要高壓注漿，如果直接對井筒進行預注漿，井壁到止漿墊外圍往往無法承受注漿的高壓，導致井壁產生破裂，威脅作業人員的安全。因此，只有加固好井壁到止漿墊外圍才能開始對工作面進行注漿。

在正式進行預注漿時，需要注意的是，預注漿之前，需要徹底清洗各個注漿孔，確保每個注漿孔可以正常工作，降低注漿出現問題的概率，提高注漿的質量和效率。再進行注漿時，根據實際的情況進行注漿配料的比例調配，不能隨意增減原料。完成注漿施工后，及時拆卸注漿設備，且要將注漿壓力維持在合理的范圍內，防止過大的壓力使注漿設備對施工人員造成危害。

4 預注漿技術的發展趨勢

4.1 加大理論研究力度

從當前的預注漿技術來看，應該重點研究注漿漿液與裂隙的作用、地質水層的影響、地質環境構成等內容。研究其中的規律為具體的施工提供注漿參數提供可靠數據。

4.2 加強行業交流

預注漿技術與其他技術一樣，在很多工序都大致相同，可以充分學習其他技術的優勢，有針對性、技術性地應用于施工中。如：注漿造孔流程借鑒石油鉆探技術，根據實際的施工情況以及自身的特點創造出適合自己發展的技術，并廣泛應用于各種領域。

4.3 施工技術的更新

加大對資金的投入、引進先進設備和技術，充分考慮整體工程，不斷對技術進行改造、創新，使工程的施工向高效、節能、環保方向發展。礦山井巷工程較為復雜、綜合性及具有較大的危險因素，因此需要采用各種技術提高工程的作業水平，降低施工難度。創新技術是行業發展的內在需求，也是發展的必然要求。如：高壓無極調速注漿泵結合信息化系統檢測注漿的整體過程，對工程施工具有重要作用，保證施工的高效性和安全性。

4.4 廣泛應用于各領域

預注漿技術的綜合性較強，除了應用于礦山井巷工程，還可以應用于交通建筑、水利工程等，本身的擴展范圍較大，更好地服務于更大領域，保證工程的質量。

5 結語

礦山井巷工程是一項復雜性、高難度、危險性的項目，而預注漿技術則是整個工程是否順利進行的關鍵。注意注漿施工的重要事項，保證施工前、施工中和施工后期的操作符合流程，以及確保施工人員按照相關規定進行施工。改進并創新現有的預注漿技術，更好地服務于礦山井巷工作，保證煤炭產業的長期、健康發展。