千米立井基岩段壁后注浆技术与研究

袁 华

肥城矿业集团梁宝寺二号井筹建处，山东 济宁 272404

煤炭属于不可再生的重要资源，由于逐年开发，浅部的煤炭储量日益减少，近年开发的煤炭资源埋深已超过-1000m水平，立井井筒建设所面临的深部基岩防治水问题亦日趋复杂，封堵水的技术难度也越来越大， 本文主要针对井壁壁后浆展开探讨。

梁宝寺煤矿二号井为肥城矿业集团有限责任公司在巨野矿区筹建的大型矿井，位于济宁市嘉祥县城西北约25km处，设计生产能力1.2Mt/a。矿井采用立井开拓方式，布设主、副、风3个井筒。其中风井井筒基岩段采用钻爆法施工，需穿过二叠系石盒子组含水岩层，单一M5（第五层砂岩水）含水层单孔涌水量高达56m3/h ～185m3/h，为确保井壁质量和施工安全，在对基岩段含水层分布状况和涌水规律进行深入分析的基础上，对工作面进行了探水预注浆。通过注浆改造，风井井筒全断面揭露M5含水层时，涌水量仅余9m3/h。为减小壁后涌水对生产造成的排水负担，需要对M2～M5含水层壁后涌水进行封注。

以风井-630m～-681m段壁后注浆为例：

1 布孔方式及数量

在井壁上先找出水点，根据出水点布孔，孔深0.7m～1.0 m，孔口管长度为600mm～800mm，外露长度为50mm～80mm。漏水量较大的接茬处，在距接茬500mm左右上下交错布置孔口管，先注浆加固接茬，再根据现场情况选择钻注，若孔内无水，可不设孔口管，但必须用水泥砂浆灌实，以防井壁通过钻孔漏水。注浆孔布置采用三花孔或五花孔。

2 注浆材料

井壁壁后注浆堵漏时采用水泥—水玻璃双液浆与高分子材料马丽散E进行封堵，水玻璃选用浓度为40波美度、模数为2.4～2.8的水玻璃。

注浆浆液均选用山水牌P.O42.5 水泥加膨胀剂制作，并且在浆液内再加其它特殊配方组份，当进浆困难时水泥选用超细水泥；水泥浆水灰比在1.5:1～0.8:1之间调整，水泥浆与水玻璃配比为1:1～1:0.8，凝胶时间一般为60s到几分钟不等。

由于砂岩含水层进浆量差，较大的注浆压力会对井壁造成破坏，所以当较大的井壁出水点得到封注以后，采用高分子马丽散E对剩余较小出点水进行封注。

马丽散堵漏剂是由法国浩坷伟博公司生产的一种高科技产品，是两种成份组成的高分子聚亚胶脂产品，用于地层的加固与水流的封闭。它具有极好的粘合力，能与地层产生高度粘合，有良好的柔韧性能承受随后的地层运动。注入岩层后，其粘度混合物液体状态保持几十秒或几分钟到十几分钟，渗透到细小的缝隙并膨胀胶结，从而有效的加固和密封处理区域。它在加入一定量的加速剂后，可提高反应速度。遇水产生关联反应，进一步膨胀发泡生成多元网状封闭弹性体，产生二次渗压，膨胀倍数倍，更好的封闭缝隙，达到止漏目的。

马丽散E具有以下特点：

1）高度成品化。马丽散属于高分子反应材料，本产品用25kg塑料桶分装，运输方便，打开就可使用，方便施工；

2）运输量小，经济数果明显。设备和原料运输方便，能一次到位，不需要专门的设备和铺设管道；

3）可四季施工，无污染。马丽散对施工地点要求低，只要有风源即可，该材料反应后，生成惰性泡沫；

4）费用合理。马丽散有很高的膨胀率，以小用量达到最大的效果，从而费用经济、合理；

5）施工设备简单，易操作。该产品只需要一台专用泵和一支混合枪，施工工艺简单易行。工艺简单，操作方便，现场施工要求不高，能快速、高效地达到堵漏的目的；

6）利用马丽散对漏水区封堵，其密闭性好，堵水率能达到90%～95%，同时，由于其具有可塑性能随着地层的变化而变化，不会压裂，产生裂隙，可与地层形成一致的寿命，彻底改变以前做密封的效果，解决了传统施工中施工量大、劳动强度高、易漏水、易压裂、寿命期短等间题，减轻了工人劳动强度，提高了密闭性和承压能力，取得了良好的经济效益和社会数益。

3 施工顺序

为了保证注浆质量和提高注浆堵水或加固的效果，应确定合理的施工顺序。它主要是根据施工对象、水文地质条件、漏水或加固区段的情况和注浆目的等因素来确定。

井壁漏水区段位于含水砂层，多为集中漏水而且漏水量较大时，注浆作业应自上而下，这样，淋水少，施工条件好。

当井壁漏水范围与壁后含水层的厚度基本一致时，应在含水层顶板和底板的层界面位置先行注浆，造成两个隔水层帷幕。然后在这两个帷幕之间进行注浆。由于这两个注浆帷幕把漏水区和无水区隔离后，即可避免驱散地下水。如果壁后充填质量不好，井壁漏水时，应根据漏水区段的位置，采用上述的施工顺序。

在井筒中井壁漏水和需要加固的位置有几个区段，而且这几个区段无水力联系。注浆的施工顺序，对井筒而言自上而下，对每一个区段则应根据前述情况来确定。

4 壁后注浆总结

当矿井掘砌通过多个含水层时，井壁注浆显得尤为重要。一是井筒多个含水层淋水叠加数值会越来越大，加大了排水工作量；二是井壁淋水会相对影响井壁浇注质量。

在井筒井壁注浆的施工进程中，总结经验如下：

1）在含水层的掘进过程中，安排专业技术人员，下井观看并记录出水点的方位、标高，并绘制成图，以便以后采取针对性的注浆方案；

2）注浆终孔压力一般取3MPa，压力过大，容易对井壁造成破坏；

3）先使用水泥—水玻璃双液浆对井壁淋水进行封注，再采用高分子材料马丽散E进行封注；

4）含水层掘砌段要相应提高混凝土的标高，以加强井壁强度。

风井-630m～-681m段井壁淋水19m3/h，该段壁后注浆共使用普通425水泥15t，马丽散E7t，成功的将淋水减小至1.6m3/h，取得了另人满意的结果。为下段的井筒掘砌施工创造了良好的施工条件。

[1]王国际.注浆技术理论与实践.1版，2008，8.

[2]张德栋.煤矿实用地质.1版，2007，8.

[3]曹剑锋.专门水文地质学.3版，2006，5.