浅淡注浆技术在矿山中的应用

（福建惠峰矿业有限公司汤泉甲魁煤矿 福建大田 366000）

1 问题的提出

（1）在井巷开拓施工中，会因断层破碎带和表土风化带以及淋水工作面较大，在处理时往往是靠施工经验，采取撞楔法通过。但采用撞楔法因塌方范围难于估计，难以通过，而且随着工作面塌方出碴越多，周边的塌方范围越大，使巷道周边形成较大的应力，影响到水系分布。离地表近的，影响到地表的建筑。工作面淋水的增加给矿井排水带来压力，特别在斜井施工中，在工作面淋涌水量大，围岩破碎给下山的施工增加难度。对于开拓巷道的施工，在设计方案比选的前提下，若设计方案更改，增加投资、延误工期。

（2）由于新的班队骨干对处理塌方技术上缺少处理塌方经验，在处理时，心理上有畏惧的心理。

（3）注浆技术在市政工程、土木工程、隧道工程等方面利用浆液流动性好，注入时不离析，具有均匀的高于地层土压的早期强度，具有良好的充填性。注入后能够进入细小隙缝和粉细砂层，浆液能在几秒至几小时内任意凝固，起到加固围岩和堵漏的作用。因而其在地基加固、回填防沉、滑坡防治、塌方处理、大坝防渗、路面整治、注浆堵水、砼结构裂缝整治等专项治理中，具有安全实效、操作简单、有不可替代的作用。

（4）在煤矿灾害中对顶板事故、防治水方面、瓦斯防治的安全管理作为安全重点，而采用注浆技术的应用能较好地在防治顶板、水、瓦斯方面的结合能取到较好的效果，为安全工作再增添一道防护墙。

笔者根据以上的问题，提出对井巷中遇到的破碎带和淋水段采用注浆施工技术，即保证了安全、减少了涌水量又不破坏巷道周边的应力。

2 注浆的原理

注浆原理是通过压送技术将具有一定凝胶时间的浆液注入进含水岩层或裂隙松散土层中，使浆液凝结后团结上的颗粒充塞岩层裂缝，最终使土层的水理性质和力学性质都得以改善，起到加固围岩的作用。

3 注浆材料及选择

对注浆材料的一般要求和选择应注意如下问题：

（1）浆液固化时，无收缩现象，固化后有一定粘结性，能牢固地与岩石、混凝土及砂子等粘结。

（2）浆液配制方便，操作容易掌握，原材料来源丰富，价格便宜，能够大规模使用。

（3）凝结性：浆液在现场随拌随用，能保证在水泥初凝前到达注浆工作面。研究表明，水泥浆的初凝时间一般在2～4h。

（4）通过水泥浆凝结的时间，把工作面的围岩砌浆作永久性支护。在注浆时，按先简后难，先顶后帮的顺序进行注浆。

（5）材料配合比：根据煤矿地质构造特点，选用水泥砂浆作为注浆材料，由水灰比不大于1.0的水泥掺砂配成，流动性小、强度高、耐久性好，节省水泥。宜用于地层由较大裂隙、耗浆量很大或者有地下水活动时，并掺入一定量的水玻璃，起到速凝作用。水玻璃和氯化钙就是常用的速凝剂，其用量为水泥重量的1～2%。有时根据需要，加入缓凝剂（木质素磺酸钙和酒石酸），其用量约为水泥重量的0.2～0.5%。

在残积层、岩石断层破碎带进行注浆施工时，一般当注浆材料粒径能满足小于裂隙宽度的1/3～1/5时，均能产生裂隙填充。根据施工经验，在这种地层中，一般选用普通水泥浆、普通水泥-水玻璃双液浆基本能满足裂隙填充的要求。

（6）注浆时间：钻孔分段注浆时间应小于浆液凝胶时间。

4 注浆准备

（1）造浆及输浆。根据配比单，控制好水灰比，将计量过的水泥倒入搅拌桶中，加入适量的水进行搅拌，保证搅拌均匀。

（2）注浆站布置。注浆站一般布在平稳地段，布置注浆泵1台，凿岩机1台，浆桶3个，及相应的各种管路、电缆、电器设备、信号及通讯设施等。注意设备摆设要保持重心不偏移。

（3）注浆压力。渗透注浆压力主要由3部分组成：①管路压力损失P1；②浆液在松软破碎围岩中的渗透压力P2；③注浆管水头压力损失P3。

由于围岩注浆压力主要由围岩弱面控制的围岩抗拉强度σ1决定，此外还要考虑漏浆、跑浆的情况。由于浅部注浆基本以充填注浆为主，注浆压力不宜过大，否则跑浆，使漏浆现象更为严重，所以浅部注浆以不超过1MPa为宜。对于深部注浆，主要是渗透注浆，可以设计注浆压力为2～2.5MPa。严禁超压注浆，防止将支护体压裂。

实际操作过程中，注浆压力可由小逐渐增大，并以能注进浆液压力为准，直至不吸浆为止。在升压过程中应派专人观察井壁的变化情况，发现问题及时处理。

5 注浆施工

5.1 注浆孔施工及注浆管安装

注浆孔直径Ф42mm，采用YT-28型风钻打眼。利用炮眼注浆，孔深4～10m。要做到注1段、掘1段，砌1段，预留2m已注浆的岩层作岩帽，作为下一阶段注浆时的止浆墙。注浆管采用套管式止浆塞，安装时将止浆塞插入孔中，上紧丝扣，使胶塞胀紧孔壁，即可使用。注浆结束后，松动丝扣取出止浆塞，冲洗干净后再用。

5.2 注浆系统试运转

注浆系统形成后必须先进行试运转检查。

（1）吸浆笼头吸浆是否正常。

（2）注浆泵运行是否灵敏可靠。

（3）各个部件连接是否牢固。

（4）压力表是否灵敏及可靠。

（5）注浆管是否漏水，埋设是否牢固。

5.3 压水试验

每次注浆前，须做压水试验，以便检查止浆管的止浆效果及注浆孔周围的出水情况。若发现有裂隙出水或出水点，为防止漏浆，可事先用棉纱与道钉封堵，堵好后开始注浆。压水试验前应测注浆孔的涌水量，以确定及调整水泥浆液的浓度。

5.4 注浆

（1）耐压试验无问题后，打开孔口阀，关闭泄压阀，将吸浆笼头放入水泥浆桶中，开机开始正式注浆。注浆时要有专人观察井壁、止浆塞及压力表等。

（2）吸浆量较大时，可进行间歇式注浆，点注时，所有阀不许动。

（3）浆笼头放入清水中，开注浆泵用清水冲洗管路，待完全变清水后拆卸混合器。

（4）在注浆过程中要派专人严密监测井壁状况，发现异常情况，立即停机处理。

5.5 注浆结束标准

（1）达到一定的注入量。

（2）注浆孔不进浆，注浆压力达到终压。

（3）不跑浆、漏浆。

5.6 封孔

止浆塞拔出后，用和好的水泥填满捣实，孔口要平整。

5.7 清洗

各孔结束或每班结束均要用清水清洗注浆泵及注浆管路至少20min。

6 常见事故及特殊情况处理

（1）注浆中发现压力突降而吸浆量突然增大，或已注入一定量的浆液而注浆压力仍不见回升时，说明浆液进入孔隙或裂隙泄漏。此时应查明原因，用加大水泥浆浓度，缩短凝固时间等方法处理。

（2）注浆中发现泵压骤升，可能是注浆管路堵塞，应立即停泵检查，找出原因，及时处理，以保证注浆工作顺利进行。

（3）注浆孔单孔水压很大，注浆管安装困难时，要采取在出水孔附近打1～2孔进行分流，减少水压，然后安装注浆管进行顶水注浆，浆液全部采用双液浆。

（4）如井壁发现异常，有裂隙或掉块应立即停止注浆工作，对井壁进行补强加固。

7 应用实例

汤泉甲魁煤矿+630至435猴车井断面高2.7m，宽2.9m，斜井施工至116m处工作面遇淋水，围岩破碎。在采取短掘短砌的施工时，随着淋水加大，工作面遇塌方高6.5m，宽4.5m，水压0.23MPa，流砂状，影响施工进度。经矿领导技术论证，结合现场，先停止清理塌方，在工作面砌0.8m厚的止浆墙嵌入巷道周边，按照设计要求，以孔距1.2m、孔深5m、注浆管4.5m、孔底超巷道轮廓边缘1.2m，呈扇形布置。注浆孔采用YT-28型气动凿岩机，注浆压力控制在2.2MPa，注浆水泥采用P.O32.5普通硅酸盐水泥，水灰比1∶0.8，外加速凝剂。先注顶部，后注两帮，一方面可以堵水，减少斜井施工难度；另一方面可以稳固周边岩层，不产生塌方，做到注浆、掘进、砌碹循环施工。施工时共分3次注浆，总注浆量约46m3，水泥41t，直至安全顺利通过围岩破碎淋水带16m。

8 结束语

注浆作为在地面工程建设中已是成熟的工艺技术，取得很好的效益。煤矿作为高危行业，可以根据自身煤矿企业地质构造的特点，综合成本、安全、工期等分析，利用注浆技术，培训一支训练有术、技术过硬、稳定的注浆施工队伍；再结合物探技术，对注浆效进行检查评定，在防治水、瓦斯防溢、顶板管理、围岩加固、防灭火等方面一定能起到很好的加固作用。