煤矿矿井施工中注浆堵水技术的应用研究

马名智

摘 要：煤炭资源是一种意义非常关键的资源，它的存在能够给国家的经济建设作出巨大贡献，而且能够为广大群众的生活创造极大的便利。然而要想实现煤炭资源的有序开发，就要做好矿井工作。然而目前我们国家的矿井施工过程中经常遇到干扰要素，比如渗漏问题。作者具体地分析了针对矿井开展的注浆堵水工程相关的内容。

关键词：注浆堵水技术；黏土水泥浆液；渗水性

中图分类号：TD822 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0158-02

引言

众所周知，煤矿是国家的重点矿区，它能够为我们带来丰富的煤炭资源。然而一旦其矿井发生了渗漏问题的话，就会对其生產工作产生严重的负面影响，有时候还会对相关人员的生命以及财产等造成极大的威胁。当前时期的矿井在开采的时候其强度以及深度等都在增加，由于压力不断增加，此时其巷道出现变形现象的概率不断增加，此时就会使得矿井经常出现渗漏问题，而一旦出现了渗漏现象的话，我们的生产工作就会受到极大的干扰。为此，相关人员研究了注浆堵水工艺，通过合理的使用该工艺，我们能够将渗漏问题控制住，能够确保生产活动不受干扰。

1 矿井注浆工程设计方案

1.1 合理布局注浆孔

一般来讲，我们将注浆半径控制在9m，保持井筒荒径和注浆孔圈之间1.3m的距离，依据其长度设置3个一样的孔，分析其偏斜情况，如果不符合施工规定的话就要对其补孔处理。当井筒断面超过规定半径后即可将注浆孔放置在净径内，保证注浆套管1.3%的平均偏斜率。

1.2 确定深度

在设计孔的深度的时候一定要和矿井本身的深度对比，一般来讲要确保其比井的深度低最少11米左右，一旦达到了该数值的话，就会遇到富水层，此时为了确保生产工作的安全，就要运用特定材料，其目的是为了确保矿井有良好的水力联系，在实际的工作中一定要结合具体情况确定井底和浆液的间距。

1.3 明确注浆的高度和段高

注浆泵排量、岩层涌水量等条件是决定注浆段高的主要因素，针对普通地层设计范围在35～45m之间的段高，针对富水层区域设计范围在25～35m之间的注浆段高。注浆方式采取2种并用的方法，先实施分段下行的模式，达到注浆全深后转变方式，按照由下到上的顺序开始采取分段上行复注的模式，此时保证平均段高为90m。

1.4 合理使用材料

一般来讲，我们都是运用泥浆，而对于那些缝隙较为明显的石灰石最好是加大水泥浆的浓度，只有这样才可以确保其粘合性强。一般来讲，我们多是选用黏土水泥浆，因为它较之于膨胀水泥来说，所需的费用较少，而且可注能力强大，不会对生产活动造成污染，所以被大范围地应用到建设工作之中。

2 矿井注浆工程施工方案

2.1 钻孔防斜及纠偏

在注浆的过程中，我们一定要控制好其偏斜率。这主要是因为偏斜率会对注浆的品质有很大的影响，一般来讲我们将该数值控制在4.8%以下，而针对注浆套管部分的偏斜率要尽量小于1.6%，平均测点距为10.5m，要想做好防斜以及纠偏等活动，就要切实依据如下的几个标准进行：第一，确保灰土盘地十分平整，在安装的时候要确保设备的中心保持平行。第二，确保主竿与加重管保持垂直，而且要确保钻杆与岩芯管也要保持竖直，一般来讲要将岩芯管的长度控制在4.5m以内。第三，在开展钻孔工作以前要做好前期准备活动，比如要测试螺丝是否固定牢靠，只有这样才可以确保钻进的时候压力不会有偏差，而且要合理使用钻向设备。

如果钻孔需要纠偏的话，就要使用加重设备，一般来讲要选择长度较长的岩芯管，而且要使用没有外齿的钻头，假如偏差非常严重的话就要借助特定的纠偏设备加以处理。

2.2 松软地层下止浆塞的使用原则

在软土层中使用止浆塞的时候，一定要严格遵守如下的几点：第一，对于那些半径较小的孔要借助钻头处理，对于那些本身半径就很大的孔，可以在之前的基础上适当的加宽就行了。第二，先把黄泥和干草掺杂到一起，拌和均匀以后放到孔种，确保没有注浆的区域的搭桥工作开展到位，然后将配置好的浆液注入孔隙里面，而且要保证它的深度控制在13m左右，然后保持不动放置9天，当其固结以后，使用特定大小的钻头钻入水泥之中，把塞子放到注浆孔之中。第三，合理的选择钻头，型号合适的钻头会加快施工的速度，确保孔壁具有较高的完整性，对于那些较为松软的土层，在施工的时候最好是使用四翼钻头，处理好之后再借助圆形的钻头来处理，其目的是为了扩大孔隙的尺寸。第四，在处理下段的时候通常使用高钻进方法，这样能够减少用时，而且能避免破坏。第五，为了确保施工符合规定，要适当的调整三爪止浆塞的半径，从原来的75mm调整为105mm，加大孔壁钻进深度。

2.3 注浆时要关注的要点

第一，由于泵压以及泵量的改变会对注浆工作有很大的影响，因此在最初的时候要将其泵量控制好，一般是不超过145L/min，当深度加深之后，再对其增加压力。对于大吸浆量的情况一般要适当的增加浆液的浓度，只有这样才能够增加压力。相反的对于吸浆量较小的情况要适当的减小浓度，只有这样才可以确保扩散距离等符合工作规定。第二，必须确定扫孔以及复注、提钻的用时，只有这样才能够保证浆液以预期的速率固结，如果太早或是太晚提钻的话都会造成严重的问题。而扫孔时间同样会对浆液有影响，通常我们做好提钻工作4个小时之后就可以扫孔了。相应的复注时间也要控制好，如果早于规定的时间处理的话，就会导致固结体的强度变弱，相反的如果超过了设定的时间的话就会影响到注浆的速率，通常我们将该时间设定为一整天。第三，要将孔隙里面的各种气体都释放出来，确保注浆工作顺利进行。如果缝隙里面有气体的话就会生成压力，导致注浆工作受到极大的阻碍。当我们提出钻杆的时候，止浆塞的压力就会变小，缝隙相应的变小，此时浆液会朝外流，为此我们一定要借助笼头来处理这些渗出的液体。

2.4 岩层裂隙阻力小、吸浆量大时采取的措施

（1）使用间歇式方法，逐渐升高压力，直到其符合标准为止。（2）针对大裂隙岩层采取间隙定量注浆方案；（3）通过加大浆液浓度来减少吸浆量。（4）利用膨胀水泥来减弱岩层裂缝阻力，同时采取减少段高的形式，取得良好的填充效果。

3 注浆的工艺流程及安全要求

3.1 注浆的工艺流程

（1）先在矿井附近建立位置合理的造浆系统，借助矿斗的作用来运输泥浆，使得储水泥浆桶能顺利完成对接工作；（2）注浆泵会搅拌均匀所有浆液，将其注入到注浆管中，借助设备将其注入缝隙中，继而开展扫孔以及复注等活动，确保固结体符合规定。

3.2 安全要求

第一，对于工作者来讲，在具体的开展工作的时候必须严格遵循相关的标准和条例，为了防止浆液给人体带来伤害，就要确保在触碰液体以前做好防护工作，比如要戴上防护眼镜以及专用的手套等。第二，孔口管端部过浆装置使用完毕后要先将压强完全降下来以后才能进行拆卸活动，因为如果不按照这样来操作的话，就会导致其中的浆液喷出，危及到相关人员的安全。第三，为了确保阀门不受损害，如果管线的压力太大的话就要使用合理的降压方法。第四，在选择材料以前，要认真分析它们的物化特性，只有测试达标之后才可以使用，以免使用不合理的材料导致施工工作受到极大的影响。第五，要认真记录工作中的各种数据内容，其目的是为了出现问题的时候可以有数据作为参考。第六，要认真清理注浆孔，因为其是否洁净会对后续的注浆工作有极大的影响，而且还会影响岩面的防渗性能。第七，当堵水工作开展好以后要不定时抽查，一般是使用随机打孔的形式来开展的。

4 矿井注浆堵水新技术的应用

4.1 ZGS-1 型水力膨胀式单管止浆塞

使用最新开发和推出的ZGS-1 型水力膨脹式单管止浆塞，可膨胀的胶筒外壳与中心管连接，借助花兰螺母、联接锁栓的力量来锁紧。胶筒受到液体的压迫而紧密围绕孔壁，让孔壁成形更完整，实践证明该类型止浆塞的效果要优于传统使用的三爪异径止浆塞，通过提高下塞成功率来加强止浆作用。

4.2 DSC-1型冻结壁声波测厚仪

利用DSC-1型冻结壁声波测厚仪来评价注浆效果，它会朝着被测试的岩体释放声波，然后把获得的数据返回，和岩体结构特性形成契合。考虑到采取注浆措施的地层带有低声波传播速度、节理发育等特点，因此声波会被岩体所干扰，导致传播的速率变慢，而注浆前后的声波之差是判断注浆效果的重要标准。

5 结束语

通过上文的叙述，我们得知煤矿是国家非常关键的矿体，它们的存在能够为国家的经济发展注入活力。然而目前我们在开展矿井开采工作的时候时常会遇到一些负面现象，比如矿井渗漏问题。一旦出现了渗漏现象的话就会给相关人员的生命以及财产造成极大的威胁。因此为了避免负面现象发生，就要积极分析渗漏情况，采用合理的防渗措施。笔者先是分析了以往的矿井注浆策略，然后在这个前提之下论述了很多新工艺。

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