副井筒井壁注浆封水技术的应用

倪天峰 李小二

摘要：为解决方庄二矿副井井筒涌漏水问题，提高副井冬季运输安全系数，延长井筒装备的使用寿命，方便职工上下井。通过在井筒内施工注浆钻孔，应用注浆封水技术，彻底解决了井筒井壁大量渗水问题。

关键词：井筒 注浆 封水

1 矿井概况

方庄二矿位于焦作煤田东部，南距修武县城约16km，西南距焦作市约22km。矿井1980年12月25日投产，批准设计生产能力0.45Mt/年。2006年核定生产能力0.48Mt/年，2011年复核生产能力0.48Mt/年。矿井采用立井多水平开拓方式，共有井筒4个，主井提升原煤，副井提矸、通风、升降人员、提升物料。一水平标高-175m，二水平标高-500m，目前生产采区为23采区，准备采区为25采区。副井采用立井罐笼提升，井筒直径5.0m，井筒深度323m。副井内安装有金属梯子间，作为矿井安全出口。

副井井壁在接茬处出现多处漏水现象，井筒涌水量达到0.5m3/min，在井深70～90m、110～140m、170～210m处，砂岩水通过井壁及接茬处渗入井内。由于井壁多处渗水，加之罐道梁的影响，使整个井筒处于淋水状态，井内设施常年被水浸淋，罐笼内淋水，升入井人员常年在淋水环境中上下罐，且冬季井筒内大量结冰，给副井运输及职工上下井，造成了严重的安全隐患。

2 施工方案

2.1 渗水治理方案 井壁渗水状态是由于井壁接茬处存在缝隙，含水层段井壁质量不好造成的，要想从根本上解决问题必须采用注浆封水方法解决。

2.2 注浆堵水方法 根据井下实际观察副井井筒的淋水状况及水文地质条件，确定井筒淋水的主要原因是由于井壁接茬处漏水，注浆范围为井深70～210m，有针对性的对淋水点进行封堵，注浆材料拟采用水泥-水玻璃双液浆为主，以达到隔绝水源渗入井壁的目标。

2.3 注浆顺序的确定 考虑到副井井筒的客观条件，为方便施工、提高注浆堵水效果，确定注浆顺序为由上往下施工。

2.4 注浆材料的选择 水泥选用国标425#普通硅酸盐水泥，水玻璃选用浓度为38～40Be（波美度）。原因：①浆液凝结时间较短，可以很快的起到封水效果。②浆液无毒，对地下水和环境无污染；材料来源丰富，价格比较低廉。

2.5 注浆浓度的确定 ①水泥浆的水灰比为0.5：1，注浆量大时浆液增加浓度到1：1。②水泥浆和水玻璃浆液的体积比：正常注浆并出现漏浆时，水泥浆与水玻璃体积比为3：1；注浆量大时增加为2：1；最后封孔时，水泥浆与水玻璃浆的体积比要达到1：1。

3 封水施工步骤及过程

3.1 注浆设备的选择及布置 本次注浆选用ZBQ-

50/6气动双液注浆泵。用YT-23型气腿式凿岩机打注浆孔，注浆管选用Φ20mm注浆锚杆，长度为0.5～1.0m。

打注浆孔时，将打钻设备及注浆锚杆放置在副井罐笼顶部，人员进入罐笼顶部时必须加装防护伞。将罐笼下至淋水点，然后由管子道、梯子间将两根Φ25mm高压软管下至施工地点，作为打钻用的风、水管路进行施工。

注浆设备及注浆材料，放置在地面副井管子道口，输浆管路使用打钻用的风、水管路，对注浆孔进行注浆。

3.2 注浆孔的布置及参数的确定副井注浆段的注浆孔为壁后注浆孔 壁后注浆孔的深度以超过井壁厚度0.5～1.0m为宜。因井壁是接茬处渗水，注浆孔采用三花眼垂直布置井壁接茬处，间排距为0.5～1.0m（根据涌水状况确定）。

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3.3 注浆孔施工 由于井筒掘进方法原因，接茬多而且接茬处漏水较严重。占井筒漏水量的80%，是本次注浆的重点：①每班施工前搭设和检查、确认安全防护设施及对讲机是否合格、正常。②使用对讲机发出打点信号将罐笼下至出水点后搭设工作平台，并将施工工具及材料固定牢靠。③向井筒出水点施工钻孔，然后布置注浆锚杆。④使用对讲机联系地面人员停风、水，泄压后将风水管与注浆锚杆连接并联系注浆。⑤注浆达到结束标准后，联系停泵泄压、冲洗管路。⑥拆除工作台，检查现场，确保没有遗留工具后，使用对讲机联系提罐升井，并拆除防护设施。

接茬处施工。在接茬淋水点按间距0.5-1.0m进行打孔注浆，注浆孔深度以超过井壁0.5～1.0m为宜。钎头采用28mm钎头，注浆孔口管采用Φ20mm注浆锚杆，1个高压阀门，两根Φ25mm高压软管。

3.4 注浆及压力确定 进行注浆前，先用清水对注浆孔进行清洗，然后注入相应的注浆材料，严格按照设计要求控制浆液浓度及配合比，对于注浆压力变化情况要密切观察，根据注浆实际情况，对注浆材料配比进行随时调节，进而在一定程度上达到最好的堵水效果。根据副井实际条件，依据不破坏井壁的原则，进一步确定注浆压力。通常情况下，注浆压力控制在2～3MPa，最大注浆压力不超过3MPa。按照方案设计，采取直接钻孔注浆的方式对每一茬部位较大的涌水点进行处理。注浆后，壁后孔隙、缝隙连通条件引起改变，注浆过程中，需要对注浆压力和注浆量的变化情况进行观察，防止注浆压力过大进一步破坏井壁。

4 效果

通过井筒注浆封水技术的应用实施，使副井井筒涌水量由原来的30m3/h降到6m3/h，改变了方庄二矿副井长达二十多年的淋水情况。①安全方面，改善了工人的上下井环境，避免了井筒在冬季大量结冰对提升运输造成的安全隐患，保证了副井筒的安全提升工作。②减省了井底排水费用和除冰的投入，取得了良好的经济效益。③该工程若招标，支出的总费用将达到四十余万元，而矿井自行施工所产生的人工费及材料费总支出不足五万元，该技术的应用改善了方庄二矿副井运行环境，为矿井节约了资金投入，取得了明显的安全、经济效果。

5 结论

①在施工过程中，针对方庄二矿副井涌水量大的难题，需要对井壁渗漏水情况、井筒地质资料等进行充分的分析。②采用注浆封水技术封堵方庄二矿副井涌水是行之有效的，改善了工人的上下井环境、保证了副井筒的安全提升工作、减省了全年井底排水费用和除冰的投入，经济效益、安全效果显著。③施工中采用的注浆工艺流程合理，所选参数适宜，依据现场情况确定的注浆材料配比、浆液配比合理，应用效果好，降低了材料成本。④通过在副井筒的施工，总结出施工封水注浆经验，对注浆孔的选择、布置根据现场淋水情况的不同，更具有针对性，效果更加明显。该工程结束后，在矿井底板岩巷25修改轨道下山顶板淋水段采用了相同方法进行了封水施工，效果明显，该技术得到进一步验证。⑤采用注浆封水技术在方庄二矿副井的成功应用，为类似矿井涌水的治理提供了可以借鉴的成功经验。

参考文献：

[1]宋德军，郎彦龙，李保东.综合注浆技术在小康矿副井筒封水工程中的应用[J].煤矿安全，2007（06）.

[2]朱喜东.综合注浆技术在小康矿副井筒封水工程中的应用[J].煤炭技术，2006（11）.

[3]卞春.宿松南副井井筒注浆治水[A].中国煤炭学会成立五十周年系列文集2012年全国矿山建设学术会议专刊（下）[C].2012（11）.

作者简介：倪天峰（1968-），男，河南孟州人，专科学历，2011年毕业于河南工程技术学校，现任河南能源焦煤公司方庄二矿副矿长，负责矿井开拓、掘进管理工作。