浅析井筒工作面注浆工程技术的应用

摘要：简要井筒工作面注浆施工过程、方法、取得的效果以及施工过程中出现的部分问题和解决方法。

关键词：工作面注浆、施工方法、骨料配比、出现的问题及解决方法。

基建矿井针对井筒基岩段含水层多，涌水量大的问题，井筒施工时，一般都采用地面预注浆或工作面预注浆的方法，在井筒周围形成封水帷幕，以利于井筒的掘砌施工。具体到某一个井筒是采用地面预注浆，还是工作面预注浆，要根据井筒检查孔的水文地质资料确定。当含水层较多，层位分散，预计涌水量较大时，宜采用地面预注浆；当含水层较少，预计涌水量也不大时，则可采用工作面预注浆，以保证注浆效果，尽量缩短建井工期。下文介绍某煤矿三个井筒工作面注浆施工方案和过程。

1 特性简介

1.1 断层：与矿井边界断层相交，且断层落差较大，倾角较大，裂隙比较发育，易导通上下含水层，灰色、微绿、夹少量紫斑、杂色泥质结构，岩石有受挤压现象，裂隙滑面发育，岩石裂隙破碎。

1.2 煤顶板含水层：灰色微绿、细粒结构，石英、长石为主，裂隙发育，分选中等、坚硬。

2 注浆方案和过程

2.1 方案

（1）主井：二次分解注浆

（2）风井：一次全注浆

（3）副井：一次分层注浆

2.2 注浆前准备工作

井筒施工至注浆设计位置后，永久支护跟至工作面。若无法跟至工作面，可以采取临时喷浆支护，然后清理工作面，做好打钻前准备。先将工作面按止浆垫设计刷大，然后浇筑混凝土止浆垫。为防止工作面出水对混凝土施工质量产生影响，考虑添加适量减水剂，添加量根据安装截水槽将淋水导入吊盘水箱。若工作面涌水较大，无法施工普通止浆垫，应采用止浆垫下铺设滤水层的方法施工止浆垫。滤水层采用碎石铺设，待止浆垫浇筑好并养护一段时间后可以在工作面搭设钻机平台。

2.3 过程

（1）主井计划钻进79m，钻深308+79=387m。实际钻进及出水量：1#孔67m、3m/h；2#孔74m、20.8m/h；3#孔75m、2m/h；4#孔68m、2m/h；5#孔79m、21m/h；6#孔74m、1.5m/h。

（2）风井计划钻进47m，钻深310+47=357m。第一钻1#钻孔至42.5m时，出水2m/h，注浆。其余5个钻孔进47m均无水。

（3）副井借鉴主、风井的注浆方案和后来的施工成果，利用一个止阀垫对含水层及以上的破碎带分层注浆。第一层：计划钻进39m，钻深301+39=340m，实际第一钻7#孔钻进33m时出水12m/h，开始注浆，其余钻孔钻进39m均无水。第二层：计划钻进60m，钻深301+60=361m，实际第一钻5#孔钻进55m时出水25m/h，开始注浆，其余钻孔钻进60m均无水。

3 注浆采用的方法

设计压力：一次注浆的终压为9MPa，分层的一次为10MPa、二次为9MPa。

采用方法：

（1）工作面铺设止浆垫、预埋6个、8个孔口管（φ108×6mm无缝钢管加工，长4m，预埋3.5m），孔口管向外径向角3°，切向角120°。

（2）地面注浆，井筒附近放置注浆机，通过高压管，根据注浆的终压输送6个配比浆液（2：1、1.5：1、1.25：1、1：1、0.75：1、0.6：1）。

4 选用骨料、配比合理使用

因注浆治水需要浆液扩散较为广泛，采用散装32.5复合硅酸盐水泥 、56Be/水玻璃、工业用NaCl粗盐。注浆过程中观察井筒上下压力表的压力变化，高压注浆管的波动幅度及震动频率，判断其输送浆液的大致范围，及时调整浆液的配比，达到既能节省投资又能圆满注浆的目的。

5注浆质量检验

5.1 施工过程检验

注浆质量评价指标包括：是否按设计要求施工，设计更改的原因及执行情况，特殊问题的处理。单孔检验包括：一是单孔在注浆过程中，其注浆流量、注浆压力随时间的变化，从这种变化可分析岩体裂隙发育的程度及帷幕形成情况；二是单孔注浆前后的压力试验，通过计算压水吸水量及其变化可评价注浆效果。

5.2 压水试验

将最后一个注浆孔作为压水试验孔，在注浆前及注漿后分别进行压水试验，每次压水试验都做两个压力点，分别记录压水过程中的压力和流量，稳定时间不低于30min。并分别计算地层的渗透系数，然后利用公式计算井筒的涌水量，评定注浆效果。

5.3 注浆效果及比较

主井第一次注浆掘进后井壁淋水2m？/h，原最大出水量21m？/h，效率为85.7%；二次注浆后无水，效率为100%。副井二次注浆后无水，效率为100%。风井一次全注浆掘进中出水1m？/h，效率为96%，进尺一段时间后无水。

风井与主井之间有一大断层，一次全注浆效果显著，岩隙充填比较饱满，整体性良好。主井因地质条件复杂，岩层倾角较大，致使最后一孔出现卡钻杆现象。只有采用一层分解注浆，影响了工程进度，副井结合前两井的优点，取其成功经验，利用一个止浆垫，对断层和煤层预注浆，达到了最理想的结果，既节省了时间又节约了投资。

6 注浆中易出现的问题及部分解决方法

因浆液属于混合物，有微型颗粒，流通输送中存在滞存现象，尤其在高压端通于压力表接口处、安全阀接口处较为明显。经常出现因堵塞爆裂输出管与活塞缸体结合处的密封及冲掉高压输出管。采用间歇性吸收清水冲刷的方法，因是高压很容易冲掉滞存的水泥，给整体注浆不会带来任何影响。天气较寒冷，为防止每次注浆后管内存有积水，结冰减少浆液流通断面，利用风压接入高压输液软管，吹出管内附存的水，给下次注浆创造了条件。储液池中混合后的浆液利用4寸钢管接上压风，不停吹动浆液，防止其沉淀或结块。

7 结论

采用注浆堵水，虽然注浆量比较高，投入了一定的成本，但若能合理设计及施工，能彻底达到预期效果，方便了施工，提高了安全系数。井筒岩性较差、断层倾角较大，此次注浆巩固了井筒周围的岩性，增强了井筒的整体强度，增大了抗断层对井筒的剪切力，使井筒在今后的生产中能够远远地超过服务年限。

参考文献：

《立井井筒地面预注浆工程注浆孔施工技术规范》、《井筒地面预注浆工程验收规范》

谢玉兵（1983-），男，安徽省淮南市人，民 族：汉 职称：工程师，学历：大学本科。研究方向：煤炭工程技术。