立井建设中注浆技术在某矿中运用

摘要：井筒装备在煤矿立井中占据着非常重要的地位，是立井提升系统的关键组成部分。立井井筒装备安装属于机械设备安装专业，从井巷工程整个施工程序来看是立井转平巷的结合点，是施工的关键部分。本文重点介绍了某矿副立井井筒注浆封水的成功方法。
关键词：立井建设；对点注浆；注浆加固

煤矿立井井筒设备的施工方案是一个技术性较高的过程，施工设计在施工中起着导向性的作用，因此要重视施工方案的制定。在制定施工方案的过程中要充分考虑现场环境，在务实的基础上大胆创新，提高施工安全性和规范性．
1 概况
某矿副立井解冻后井筒涌水量不断加大。壁座段出现大量的涌水点，基岩段也有几个涌水量比较大的出水点。至7月中旬，井筒涌水量达到最大值，约45.8m³/ｈ，并趋于稳定。大量的涌水，会发生淹井事故，给安全生产带来威胁；为此，矿区对副立井井筒实施了注浆施工。注浆后，井筒涌水量降到1.9m³/h。

2 井筒地质状况

副井井筒穿过地层为第四系、白垩系下志丹群、侏罗系中统直罗组、侏罗系中—下统延安组，其岩性为砾岩、含砾粗砂岩、粗～细粒砂岩，砂质泥岩、泥岩以及煤层等，井筒揭露地质构造简单，无断层，围岩裂隙小，围岩含水主要是岩石饱和水和孔隙水。
3 井壁结构副井井筒净直径为10.5ｍ， 井深548.5ｍ 以上为冻结段，其中井深0～537.5ｍ为钢筋混凝土双层井壁（外壁为单层钢筋，内壁为双层钢筋），壁间铺设厚2mm的PVC塑料板， 壁厚1400～1750ｍｍ，混凝土标号C30～C50； 井深537.5～548ｍ （其中支撑圈2ｍ）为壁座段，钢筋混凝土整体浇筑；井深548ｍ以下为基岩段单层钢筋混凝土井壁。井筒支护参数如表1所列。

4 注浆方案及过程控制

4.1 注浆方法

①用凿井吊盘的上层盘为工作平台，将工作盘上东、西喇叭口用钢梁和大板封闭牢固。
②壁座以上冻结段为内外壁间注浆，以封堵内外壁间夹层水。
③基岩段采取对点壁后注浆，以封堵壁后出水。
④壁座中部、壁座与基岩交界处、冻结终孔向下2ｍ处、马头门等关键部位采用壁后注浆加固，以封堵壁后围岩出水。
⑤先对冻结段按上行式注浆，至井口后落吊盘按下行式对点补注，然后落吊盘按向下顺序对基岩段对点注浆和关键部位注浆加固。

4.2 施工工艺

地面安设好注浆泵、搅拌桶、储浆池，敷设高压输浆胶管到工作面，井下工作盘上安设好注浆泵、拌浆桶后，按如程作业：定注浆孔→造孔、埋设注浆管→注浆管试压→地面泵注浆→吊盘上泵封孔→拆、接风水管，起、落电缆→起、落吊盘到注浆层位→定注浆孔。

4.3 注浆设备

使用两台注浆泵，一台XPC－90E型高效注浆泵设置在井口南侧，配备1m³机械搅拌桶和2m³ 储浆池，为地面注浆系统；另一台ZTGZ－60/210型电动注浆泵设置在工作盘上，配3个半截油桶制成的简易拌浆桶，人工拌制浆液，该套注浆系统用于出水点的封堵注浆和封孔。注浆管采用无缝钢管制作， 直径40mm、长500mm，管身设马牙扣，马牙扣上缠上麻丝，一端设丝扣配管帽。管体外露端焊接一钢垫板，垫板规格为长80mm、宽80mm、厚6mm。注浆管埋设好后，垫板紧贴井壁，注浆管管体外露50mm。注浆管埋设好后，注清水做耐压试验，试验压力为注浆终压的

1.3倍。

4.4 浆液配制

（1）单液注浆
单液注浆为水泥浆。水泥浆的水灰比为0.75或1两种，现场使用容量为1m³搅拌桶，转换成相应的直观操作为：每桶11和15袋水泥。单孔开始注浆时，注入2桶按11袋/桶的制浆，然后再注入15袋/桶的制浆。注浆过程中，可视浆液注入情况调整浆液浓度。单液水泥浆用于壁间封水注浆和壁后充填、加固注浆。
（2）双液注浆
双液注浆为水泥和水玻璃。双液浆质量配比为：水泥∶水玻璃＝1∶0.5或1∶1。双液浆主要用于封孔和封堵井壁较大的漏浆点。
（3）注浆材料
水泥选用PO42.5R普通硅酸盐水泥；水玻璃选用模数为3.2的水玻璃。每次水泥、水玻璃进场时，需查验出厂合格证和质量检验报告，并现场取样送检，复检合格后才能投入使用。

4.5 布孔

①在壁座中间（井深542ｍ），沿井壁一周均匀布置6个注浆孔，孔深2.5ｍ （该处壁座整体浇筑，壁厚1.75ｍ），对壁座段井壁及其围岩注浆充填、封堵出水点、加固，以隔断冻结段与基岩段水之间联系。
②在井深520ｍ位置（出水点集中），沿井壁一周均匀布置6个注浆孔，孔深不小于

1.1ｍ（注浆孔穿过内壁，内壁厚05ｍ）。

③井深520ｍ以上按段高20～40ｍ推进至井口，每个层位根据实际情况，布置4～6个，均对称布置，上、下层注浆孔错开方位布置，孔深穿过内壁进入外壁50ｍｍ。
④冻结段上行式注浆结束后，再按下行式补注，即向下落吊盘仔细检查井壁出水点，发现出水点即对点布孔注浆。
⑤冻结段注浆结束后对基岩段注浆封水，向下落吊盘对点布孔注浆，孔深不小于

1.0ｍ（基岩段单层井壁，壁厚0.95ｍ）。

⑥两处关键层位注浆加固：壁座与基岩交界处沿井壁均匀布置6个注浆孔，孔深2.2ｍ，该处井壁厚0.95ｍ，对壁后充填、加固注浆；冻结终孔向下2ｍ处，沿井壁均匀布置6个注浆孔，孔深2.0ｍ，该处井壁厚0.95ｍ，对壁后充填、加固注浆。
⑦东西马头门加固注浆：在马头门顶部轮廓向外2ｍ位置弧线上布孔，在马头门上方布置两个孔，南北各布置一个注浆孔，孔间距

2.5ｍ，孔深均为5ｍ。

4.6 注浆压力

注浆前先测定孔内静水压力，若静水压力无法测定时，按下列公式计算该处理论静水压力：
P静＝0.09H
式中：P静—静水压力，kg/

源于：论文的写法www.udooo.com

c㎡；
H—该处井深，ｍ。
注浆过程压力控制为：冻结段注浆终压取静水压力加2MPａ；加固注浆时注浆终压取7MPａ。

4.7 封孔

单孔注浆到设计终压，且压力稳定10～15min后，该孔注浆结束，用水泥水玻璃双液浆封孔，双液浆配合比为1∶1。双液浆通过三角形合流注浆管注入，一端吸入水泥浆，另一端吸入水玻璃液。合流注浆管固定在注浆管上，用丝扣连接。开启吊盘上注浆泵注入双液浆，当注浆压力超过该孔注入单液浆终压2～2ＭＰａ时，立即停止注浆，然后扣上闷盖。

4.8 注浆效果

注浆施工期间，管理者跟班管理，对布孔、埋设注浆管、注浆压力、浆液拌制、封孔、找出水点等注浆的每个施工环节进行监管。监测数据表明，注浆前井筒涌水量为45.8m³/ｈ，注浆后井筒涌水量为1.9m³/ｈ，注浆控制住井筒大量涌水，取得效果显著。

5 经验总结

①井筒采取上行式注浆、下行式对点补注的方法对内外壁间封水效果良好。钻孔时，注浆孔尽可能靠近或钻在外壁接茬处，以便于浆液将外壁接茬缝充填密实，提高封水效果。
②井筒内外壁间注浆时，段高控制在40ｍ以内，根据壁间通道情况合理确定段高，注浆孔尽量布置在集中出水点较多的层位和方位，每个层位沿着井壁一周布置4～6个注浆孔，上下层位布置注浆孔时应适当错开方位。
③封水注浆时，注浆孔对称布置。一次完成对称位置2个孔的钻孔施工。注浆时，对称位置的注浆孔闸阀打开，作为出水泄压孔和注浆观察孔使用。
④注浆过程中如果出现漏浆、窜浆现象，应及时用铁楔、棉纱等进行有效封堵，同时加大浆液的浓度，增强浆液的粘滞性。必要时采用间歇式注浆，先停注30min，然后再注。如果以上方法仍无效果时，可采取注入水泥、水玻璃双液浆封堵。某矿副立井井筒注浆封水技术取得成功，为此地区类似井筒注浆封水提供了成功经验。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。