龙王庙煤矿副井表土层段注浆法治理井筒淋水

张 文 轩凤福

（安徽宿州金狮矿业有限公司龙王庙煤矿，安徽 宿州 234113）

一 井筒概况

龙王庙煤矿设计生产能力45 万吨/年，为基建矿井，副井2011年5月完工，落底深度485.86米，井筒穿过第四系松散沉积层287.9 米，基岩段为二迭系下石盒子组和山西组煤系地层，岩性由砂岩、泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、煤等组成，并以泥岩、粉砂岩为主，不能明显地划分含、隔水层（段），其中泥岩、粉砂岩可视为隔水层；含水层的富水性受构造裂隙控制，主要取决于岩层裂隙的发育程度和补给条件，由于岩层裂隙发育具有不均一性，因此富水性也不均一。

二 副井井筒水文地质概况

副井筒穿过第四系松散沉积层，主要有四个含水层位（即四含水），一般以浅黄色、褐黄色粉砂、砾石、砂砾、粘土质砂、细砂为主，主要出水段位于第二、三含水层。

第二含水层厚一般86～88m，底板埋深78～100.7m，含水层厚5.5～39.3m；本组为孔隙型复合承压含水层，砂岩发育分布不均，富水性也相对强弱不一，以层间水平迳流为主，在局部地带接受一含的越流补给，水位变化基本与一含升降同步，并滞后一含，据相邻矿井资料，二含大部分水质较好，水量较丰富，各项指标基本满足生活饮用水标准。

第三含水层底板埋深159.8～218.5m，含水层厚19.2～99.2m；本组中部有一层厚层粘土将含水层分为上、下两部分，上部富水性较强，下部富水性较弱。

根据井筒实际揭露情况，煤系地层裂隙不发育，局部地段较发育，但富水性较弱，具有不均一性，不能明显划分含隔水（段）的界线。

副井在450m处过F3逆断层，未有出水现象；井筒完工后整个井筒出水量在6.7m3/h左右，没有及时背后注浆，安装期间，由于多处钻孔穿透井壁，导致井壁渗漏水量增大达15m3/h左右；主要出水点有6 个，分别位于48m、68m、72m、88m、100m、108m，皆为生根梁螺栓孔出水。

从出水位置分析，6个出水点位于第二、第三含水层段内，因此，井筒出水的直接水源是第四系含水层，补给水源是地表水。

三 治理方案的确定及实施效果

本次注浆堵水施工及设计是和中国矿业大学岩土工程新技术发展有限公司合作共同研设的，采用先截后堵、疏堵结合，总体下行、段内上行的注浆方法，分两段进行，第一段为主要出水段的第四系含水层，采用壁间和破壁注浆，第二段为含煤地层的基岩段，主要以加固井壁为主，采用锚注+锚索梁。

1.质量控制目标

(1)在表土层段保证注浆液对壁间空隙的密实充填，阻断内外壁之间的水力联系。

(2)在基岩注浆段壁后形成1～1.5m 厚的封水帷幕，在实现井筒整体防渗效果的同时兼顾对簿弱井壁的加固效果。

2.设计注浆参数

（1）浆液扩散半径与注浆压力、浆液浓度及地层等密切相关，根据工程实践，一般取1.5～2.0m。

（2）注浆孔布置：钻孔布置呈层状，每个层位布置注浆管六个，对称布置，层间距为4m，各层间成梅花形布置，由于重力作用，纵向扩散大于环向，本次注浆孔间距设计为4m（纵）×3m（环）井筒周长约18.8m，依据此原则，井筒每圈布置6 个孔，每4m 布置一圈，上、下两圈间钻孔交错分布。在出水点位置或附近直接造孔，埋设注浆管，进行注浆封水。

（3）孔口管的安装

孔口管选用∮42mm×500mm，前部加工成长300mm 的马牙扣，后部加工成50mm 长的丝扣，孔口管与2 寸球阀通过一个长100mm的短节连结，将孔口管的马牙扣之间部位缠上生麻后，采用固管器推入孔内。

（4）主要技术性能指标：

浆液浓度的调节范围：10%～15%；起始粘度：1.7～15cp（20℃）；抗渗透性：10-5～10-8m/s；起凝时间：（呈絮状）1′5″～35′20″；粘结强度：1.7～3.7mPa；固砂强度：1.2～9.5 MPa；胶凝时间：（呈固体）3′10″～447′30″。

若注浆孔出水量大，压力小或无压且吸浆大，注浆量达到设计注浆量1/3～1/2时，可选用双液浆；若压力高且进浆量小时可用单液浆，但每次注浆终孔封孔必须采用双液浆。

1.方案的实施

井筒自48m以下开始出水，表土层段到287.9m，主要出水点在48m～108m 段，在出水点截水注浆，每排施工6 个孔，孔深0.6m，主要为背后注浆，注浆压力为0.5～1.5MPa，瞬间冲击压力不大于2.3MPa。

2.注浆效果：

通过注浆施工，封堵了井深48m～287.9m 表土层区段井壁主出水点，效果明显；注浆结束后，实测井筒出水量1.52m3/h,主要为基岩段水量，表土层段已无出水现象。

通过注浆对井筒表土层段壁后形成封水帷幕，基岩段壁后围岩裂隙及井壁裂隙得到进一步加固，提高了井筒支护质量。

四 结束语

1.正确分析出水点的直接水源和补给水源，掌握出水区域工程地质和水文地质特点，制定具有针对性的注浆堵水方案，是治理井筒出水成功的主要前提。

2.根据井筒出水点的实际情况，采取科学的布孔方法，选用有效的注浆材料是井筒注浆堵水的关键技术。

3.通过本次注浆施工，井筒表土段出水点封堵效果明显，达到了预期目的，为井筒表土段堵水注浆施工积累了一定的施工经验。