大采深高水压条件下矿井注浆堵水技术

（北山矿业发展有限责任公司，广西 河池 547108）

1 大采深高水压矿井概况

1.1 井下涌水的危害

矿井由于深度较深，常常穿过地下水层，当矿井防水设计及防水工作存在不足时，难免出现井下涌水的现象。当矿井中出现涌水的地点较浅、出水量较少时，可以通过排水设施排水，保证正常的矿下施工作业、人员设备安全，当井下涌水地点较深、出水量大、出水压力大的情况时，排水设施难以快速排水，不但影响正常的施工作业，对于矿井结构而言也是非常重大的安全隐患，必须给予足够的重视。

1.2 大采深高压矿井突水特点

大采深高水压矿井由于其自身穿透的地下水层多、矿井周围地下水压力大，常常出现出水量大、水压力大、速度快的情况，采用传统的先疏干、后采矿的效果较差，因此常常采取注浆堵水的方法来改善突水情况。

2 注浆材料研究

2.1 无机注浆材料

最早的无机注浆材料为硅酸盐水泥，其造价较低、注浆效果较好，对于环境的污染较小，但水泥注浆材料的缺点是稳定性差、浆液凝固时间长、流失严重。水泥注浆材料既能够用于岩土加固，又能够用于地下防渗。水泥注浆材料的水灰比较大，根据实际情况不同，在0.5～2.0左右，由于硅酸盐水泥的凝结时间较快，可以在水泥注浆材料中掺入适当的速凝剂或者缓凝剂，满足施工需求。膨润土作为粘土中的重要成分，具有极强的水化能力、膨胀性和分散性，由膨润土制成的注浆材料其沉淀析水性小，应用较广。

粉煤灰水泥注浆料是在水泥浆中掺入粉煤灰，由于粉煤灰价格低且具有二次水化的性质，掺入水泥浆中可以减少水泥用量，对于降低水泥注浆材料的价格、提高注浆材料结石体的强度有一定的作用。

水玻璃水泥注浆材料有两种比例，一种是水泥为主，水玻璃为辅，水玻璃起到了速凝剂的作用，其掺量为3%～5%的水泥质量；另一种是的水玻璃比例较高，水玻璃与水泥掺量相近。水玻璃水泥注浆材料对于水压大、水流快或者要求浆液凝结时间短、且具有一定强度的堵水情况适应性较好。

2.2 有机注浆材料

聚氨酯类注浆材料在注入地下之后，能够与水发生反应生成聚氨酯泡沫体，对于地基加固和防渗堵漏具有明显作用。聚氨酯类注浆材料的优势较多，聚氨酯类注浆材料的粘度较低、施工性能好，结石体的强度较高，适合在动水条件下的施工，并且对于环境污染小，耐久性能好。

丙烯酰胺类是通过主剂丙烯酰胺与过硫酸胺等引发剂组成的，其能够完全溶于水中，相较于其他注浆材料而言，注浆施工性最好，且凝结时间能够精确控制，从几秒钟至几小时都可以实现。

木质素类注浆材料包括铬木素浆材和硫木素浆材，是通过在造纸废液中加入固化剂形成的注浆材料。价格较为低廉，但铬木素浆材的毒性较大，相关的研究工作已经能够使其从有毒降低为低毒。

3 大采深高水压注浆技术

3.1 注浆方法

注浆的一般方法是通过注浆管将注浆液注入地下，根据实际情况选择对于注浆液进行加压，如工作面预注浆法。

工作面预注浆法分为分段上行式注浆和分段下形式注浆，根据钻孔工作的不同而区分，其中上行式注浆的钻孔一次到位，直接钻至设计深度，并自下而上分段注浆；分段下形式注浆是先钻一段孔，并注浆，然后再次钻孔和注浆，直至达到设计深度。

3.2 注浆防护工艺

注浆过程中的防护工艺对于施工人员安全、工程顺利进展都有重要意义。如设置孔口防突水装置，在注浆前，安装通管和压盖，并保证输浆管的联通。在注浆时依次关闭泄浆阀、打开孔口管、打开输浆管阀。

3.3 钻孔护壁工艺

钻孔护壁可以保证钻孔质量。防止出现因孔壁出现剥离等现象而造成夹土等工程质量问题。通常情况下，清水可以作为钻孔的冲洗液，在破碎岩体中，出现局部剥落会造成钻孔困难，严重时能够卡住钻头，当岩层容易剥离时，可以采取注浆护壁的工艺，保证钻孔质量。

3.4 注浆压力

注浆压力是保证注浆半径的重要措施，由于浆液在岩土缝隙中间分布并不均匀，其浆液分布半径由渗透系数、浆液浓度、注浆压力以及岩土的裂缝开度等情况有关，目前注浆半径的相关理论研究仍在进行中，尚无确切的理论计算公式。通常根据经验来判断，如一般取10m左右。

在注浆过程中，注浆压力能够使浆液克服阻力，达到更好的扩散效果。在注浆过程中，注浆压力会随着周围地质情况而发生改变，可以分为初始压力、过程压力和终值压力。过程压力一般控制在1.5～2.0倍的静水压力，是大裂隙逐渐缩小、小裂隙开始充填的过程。终值压力在注浆末期时的压力，一般为2.5～3.0倍的静水压力，当注浆量减少而注浆压力升高时，应当保持注浆压力一段时间，目的是将填满的空隙进一步压实。当压力曲线明显升高之后，标志着注浆工作已经接近结束。

3.5 注浆浓度

注浆浆液的浓度直接关系到浆液的可注性和结石强度，一般是先稀后浓，通过合理调整浆液浓度来适应不同的裂隙。应当根据注浆段附近岩土的吸水性来调节注浆的浓度，对于吸水率较大的情况，可以适当降低注浆浓度，节约注浆成本。此外，应当选取合适的注浆种类，如单液水泥浆与水泥水玻璃双液浆的浓度不同。

3.6 注浆管理

注浆堵水技术管理对于注浆质量十分重要，由于注浆工程施工周期较长、涉及专业较多、风险也较高，必须加强注浆工作的管理，确保矿井的安全生产。必须对于注浆工程的施工技术路线、施工工艺、注浆参数进行完善，对于注浆工程中的问题应当及时调整，保证注浆工作的安全可靠、技术可行、经济合理。

4 结语

注浆堵水技术关系到矿井的安全生产，由于大采深高水压条件下矿井的水文地质条件复杂，本文总结的大采深高水压条件下矿井的注浆堵水技术虽不全面，但对于相关的工程人员仍具有一定的参考价值。同时，相关的研究工作仍应继续，相关的工程设计、施工人员应当加强先进技术与理念的学习，保证注浆堵水技术能够不断的发展与应用。

[1]李文光,冀东,孙英安.千米深盲竖井下行前进式注浆堵水施工技术[J].金属矿山,2014(09):30-34.

[2]王雪峰.多水矿山地下采矿注浆堵水技术及案例分析[J].金属矿山,2014(08):129-133.