二号煤矿主斜井淋水段注浆材料选型研究

张朋

摘 要：二号煤矿主斜井直罗组-洛河组段存在大面积淋水现象，为解决淋水问题，保证巷道长效稳定的使用，对主斜井淋水段进行了注浆治理。考虑主斜井淋水段围岩属于孔隙、微裂隙双重介质含水层，呈现高富水，低渗透的特点，选用一般常用的水泥浆液注浆，很难注入岩层。本次在充分考虑围岩性质和经济成本的基础上，选择成本较低，渗透性好，在高水灰比条件下100%结石且不淅水，具有微膨胀的高水材料。同时配合可注性好，粘度低，凝胶时间可调的高分子化学浆。两者配合注浆，在二号煤矿主斜井淋水段治理中效果明显，彻底解决了主斜井长期淋水的问题，为今后相似煤岩体注浆材料选型提供了参考。

关键词：主斜井;高富水;低渗透;高水材料;高分子化学浆

1典主斜井淋水段概况

二号煤矿主斜井倾角5°，主要采用锚喷支护，喷射混凝土厚度150mm，斜井全段底板硬化厚度100mm。主斜井布置皮带运输煤炭，兼进风和安全出口。

主斜斜井揭露的地层由老到新有上三叠统永坪组（T3y），中侏罗统延安组（J2y）及直罗组（J2z），下白垩统洛河组（k1l）。其中主要含水层为洛河组（k1l）及中侏罗统直罗组下段砂岩裂隙孔隙地下水（J2z1）。其中洛河组砂岩及直罗组下段砂岩是斜井的主要含水岩层，属于孔隙、微裂隙双重介质含水层，呈现井筒涌水量大、水量丰富、结构松散、胶结程度一般、厚度大等特点。

主斜井淋水主要分部于里程960-1428m段，涌水总量约15m?/h，呈现出水点多，单点涌水量小，其中1104-1234m段较为集中，其余区段较为分散。

2 治理方案

针对主斜井淋水段特点，初步采用排孔和定点孔相结合的布孔方式进行注浆堵水。先进行排孔注浆，然后再针对出水点进行定点注浆。排孔布置方式如图所示，相邻排孔布置4个、5个，呈梅花桩式，排间距为4m，最终注浆孔深为3.5m。定点孔主要针对出水点布置，在出水点附近0.5m处开孔，孔深2.5m，终孔位置沟通导水通道。

2.1 注浆材料选择

针对主斜井淋水段特点，结合围岩特性，分析得出使用普通水泥浆液注浆较为困难。因为直罗组-洛河组含水层为孔隙、微裂隙双重介质含水层，呈现高富水，低渗透的特点，导水通道较为微弱，普通水泥浆液存在一定的颗粒性，注浆渗透效果较弱，可注性差，因此选择可注性较好的高水材料和高分子化学浆。

高水材料的优点是速凝且可调、水灰比高、流动渗透性好，在高水灰比条件下，可100%结石且不淅水，固结体塑性好，能使用围岩变形，具有微膨胀性，经济成本较低。

高分子化学浆由A液、B液及专用改性添加剂组成。与水泥浆相比，该浆液属溶液型，具有粘度低、可注性好、凝胶时间可调范围大等优势。可根据注浆过程随时调整浆液配比，调控浆液絮凝固化时间。

1）浆液物化性能指标。起始粘稠度2.5-15.0cp（井下气温条件下）;絮凝时间：20″-。

2）浆液力学性质指标。粘结强度：2.5-3.5MPa;结石强度：3.0-9.5MPa;固砂强度;0.8-3.5MPa;抗渗透性：I*10-6～l*10-8cm/s。

2.2 排孔注漿

排孔注浆采用二次套注的方式，第一次钻孔注浆深度为2.0m，待注入高水材料终凝后，再次套孔至3.5m进行二次注浆，注浆材料同样选择高水材料。经钻孔窥视资料验证，高水材料渗透半径平均2.2m，渗透平均深度4.1m，在井筒周围形成了一定厚度的帷幕，起到有效的隔水作用。

2.3 定点注浆

待排孔注浆结束后，针对残存的出水点，进行定点钻眼注浆，单孔深度控制在2.5m，注浆材料选用高分子化学浆。A：B采用10：3的配比，初凝时间控制在22～28″，注浆前要进行压水试验，确保注浆孔与出水点导水通道沟通。一个出水点平均施工两个注浆孔，进行注浆封堵。出水点注浆封堵施工速度较快，封堵效果明显。钻孔窥视资料显示，高分子化学浆渗透平均半径1.8m，渗透平均深度3.7m，有效的填充了高水材料未渗透封堵的微裂隙导水通道。

3 施工治理情况

二号煤矿主斜井淋水段治理分为四个区段，960-1020m段、1104-1234m段、1272-1322m段和1368-1428m段，总计300m。共计完成排孔注浆401个，定点孔注浆308个，消耗高水材料73.64吨，高分子化学浆46.68吨。

4 结论

二号煤矿主斜井直罗组-洛河组段存在大面积淋水现象，为解决淋水问题，保证巷道长效稳定的使用，对主斜井淋水段进行了注浆治理。详细分析煤岩体裂隙的特点和渗流水的特征是合理安排注浆堵水的基础，比对裂隙特点选择合适的注浆材料是注浆堵水的必要，合理布置注浆孔和注浆施工是注浆堵水的关键。主斜井淋水段围岩属于孔隙、微裂隙双重介质含水层，呈现高富水，低渗透的特点，选用一般常用的水泥浆液注浆，很难注入岩层。本次选用高水材料和高分子化学浆进行注浆施工，高水材料成本较低，渗透性好，在高水灰比条件下100%结石且不淅水，具有微膨胀，高分子化学浆可注性好，粘度低，凝胶时间可调。两者配合注浆，在二号煤矿主斜井淋水段治理中效果明显，彻底解决了主斜井长期淋水的问题，现施工完成一年多的时间内，未出现新的出水点。

参考文献

[1]冯志强.破碎煤岩体化学注浆加固材料研制及渗透扩散特性研究[D].北京：煤炭科学研究总院，2007.

[2]冯志强，康红普.破碎煤岩体化学注浆堵水技术研究及示范工程[D].长江科学院院报，2009.

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