井筒注浆工艺分析与应用

代守乐 杜 鹏 张晶洁

（河南兴平工程管理有限公司 467000）

井筒注浆工艺分析与应用

代守乐 杜 鹏 张晶洁

（河南兴平工程管理有限公司 467000）

对井筒治水的研究，是井筒治水的一个关键环节，所以对治水方法的研究直接关系到井筒施工的成败。本工程以平顶山砂岩段为例，对注浆凿井法工艺进行分析，积极推广和运用新技术、新工艺、新材料、新设备、提高施工技术水平和技术含量，不断加快施工进度。不但施工简单，并大大缩短了工期。

井筒；治水；注浆；平顶山砂岩段

井筒是矿井的咽喉，在众多影响建井快速施工的因素当中，水害及其防治技术是最关键的因素。平顶山砂岩，节理与细微裂隙极其发育，含水量大、水压高，水患严重，导致工期延长甚至停工，为保证工程的顺利进行必须治水。

平煤股份十矿北二进风井井筒掘砌工程是进风井工程施工过程中的一个重要组成部分，由平顶山平煤设计院有限公司设计，该井筒主要担任十矿三水平二期开采时期内的进风任务，设计井筒净直径8m，井口标高+223.000m，井底标高-896.572m，井深1119.572m。

含水层最大的平顶山砂岩含水层位于井深338.3～430.4m处，岩层厚92.1m，实测最大涌水量191m3/h。该段岩层为井筒主要含水层，岩性为浅肉红色、横向裂隙不发育，岩层极具几何形状，裂隙开度小、连通性差且不均匀，出水形式以岩层大面积小裂隙涌水为主，该段裂隙分布规律性较差。

1 注浆治水法

目前井筒常用的治水方法为注浆治水，注浆是把可以凝结的浆液通过专用的注浆设备和注浆管路，注入到岩土体的空隙（含孔隙、裂隙）和空洞中去，浆液经过扩散、凝固、硬化，改变岩土体的力学性能，降低其的渗透性，提高其强度和稳定性，从而实现加固岩土体和堵水之目的。

2 注浆工艺

当井筒施工至含水层时采取以下方式进行注浆堵水：

当探水钻孔单孔涌水量大于5m3/h或综合涌水量大于5m3/h时，根据工作面岩石稳定情况，每次留5～10m隔水岩帽，进行工作面循环预注浆，每次注浆段高按18～20m控制，要求注浆至含水层底板以下5m，每次注浆结束后，必须打4个注浆检查孔，检查注浆效果。注浆效果明显或水量小于0.5m3/h且无水压时，继续掘进。

3 注浆方法

工作面预注浆：工作面预注浆适用于含水层埋藏较深，层数较少，井筒涌水量大于40m3/h，含水层具有垂直或倾斜的细小裂隙的条件。在井筒掘进到距含水岩层一定距离时停止掘进，构筑混凝土止水垫，随后钻孔注浆。然后在止水垫上钻孔注浆。

该井筒工作面注浆范围位于井深430m以上，共划分为22个注浆段；每次工作面预注浆共布置41个注浆孔，俯角83°，注浆顺序1→3→5→7→9→11…→41→2→4→6→8→10→12…→40，外圈注浆孔距帮300mm，二圈距外圈孔2m，内圈距二圈孔2m，控制井筒轮廓线外5m。检查孔距井筒中心对应布置4个，俯角90°，当检查孔单孔水量大于1m3/h时，补打钻孔继续补强注浆；每循环注20m，掘12m，预留8m超前距，在井筒外围形成注浆帷幕，将水堵截在注浆帷幕圈以外。

井筒壁后注浆：井筒施工过程中，当井壁涌水量大于10m3/h时，采取壁后注浆，壁后注浆方式采用上、下行相结合进行注浆堵水，注浆孔的布置采用“三花孔”，在封堵集中漏水点处，直接造孔，在接茬漏水处，均匀上下布孔；壁后注浆孔排距2m，孔距1～1.5m，每排对应布置16个注浆孔，浅孔1～2m，中深孔2～3m，深孔3～5m，依现场实际出水情况可增减注浆孔。

4 技术创新点

对井筒治水的研究，是井筒治水的一个关键环节，所以对治水方法的研究直接关系到井筒施工的成败。本工程以平顶山砂岩段为例，对注浆凿井法工艺进行分析，积极推广和运用新技术、新工艺、新材料、新设备、提高施工技术水平和技术含量，不断加快施工进度。不但施工简单，并大大缩短了工期，其创新点有：

（1）根据平顶山砂岩层裂隙垂直发育特点，工作面注浆径向切线孔布置，外圈孔布置顺时针方向，内圈孔逆时针布置。

（2）每个钻孔采用分段循环的注浆方式，以井筒中心为基点：施工完一个孔后，旋转180°对称施工另一个孔；先施工最外圈孔，接着施工二圈钻孔，最后施工中心孔与检查孔。

（3）利用双浆液把裂隙极发育且连通性好的富含水砂岩层裂隙、孔隙充填饱满，与岩层固化成密实整体，形成一个隔水帷幕，把涌水排挤在井筒周边5m范围以外，井筒掘砌过后，局部井壁渗水，可采用壁后注浆封堵，从而达到综合防治水目的。

（4）通过井筒工作面预注浆+壁后注浆，封堵涌水，改变水流方向，同时增厚、加固井壁，达到彻底根治井筒涌水的目的，从而实现安全生产。

5 推广及应用

通过综合注浆技术，达到防治水目的。一方面节约井壁长期维修费用和不断排水费用，经济效益极为明显；工作面预注浆及壁后注浆封堵涌水确保地下水资源，保护地面生态环境；另一方面可以为公司乃至国内外同类行业工作面预注浆+壁后注浆新工艺技术应用方面，提供可借鉴的成果和经验。再者，通过注浆消除井筒施工时突水淹井事故，保证施工安全，由此证明经济和社会效益非常可观，已经成为当今世界发展的一个必然趋势。

[1]徐继民，裴大文.首山一矿主井井筒施工中的综合防治水技术[J].建井技术，2006，27（6）：8～9.

[2]仝洪昌.立井井筒施工中的综合防治水技术[J].建井技术，2007，28（5）15～17.

[3]郭明生，翟加文，高显龙.平顶山砂岩段含水层地面预注浆堵水办法.中州煤炭，2013：9.

[4]梁祖军.平煤四矿三水平风井井筒工作面预注浆施工技术[J].中州煤炭，2007，4（1）：65～66.

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1004-7344（2016）03-0194-01

2016-1-10