渗漏水综合治理方法在寺河矿主斜井中的应用

宋俊波

（晋煤集团寺河矿，山西 晋城 048000）

山西省晋城无烟煤集团矿业有限责任公司寺河矿是国家“九五”期间重点建设项目，寺河矿于1996年12月30日开工建设，2002年11月8日通过国家验收正式投产。2006年寺河矿井改扩建（二期）工程开始实施建设，新增一个西井区，2012年二期改扩建工程进行了验收投产。目前寺河矿生产能力为9.00 Mt/a，其中西井区为4.00 Mt/a，东井区为5.00 Mt/a。

由于矿井服务年限较长［1］，寺河矿东主斜井55～80 m段井壁顶部及帮部渗漏水严重，该区域巷道内衬为砌石结构，壁厚615 mm，砌石石块尺寸约为200 mm×400 mm。该区域多年来一直出现渗漏水，但渗漏水量较小，2018年6月渗漏水量急剧增大，多数砌石缝隙漏水，且较多漏水点中含有泥沙。长此以往必将造成东主斜井井筒后壁空洞，严重威胁井筒安全，极易造成井筒垮塌、皮带停运、矿区停产等危害，将造成很大的损失。

1 方案设计

2018年6月，综合分析漏水情况后，结合现场实际情况提出采用“井下化学注浆+地面袖阀管注浆”相结合的综合治理理念。传统注浆工艺一般采用水泥单液或水泥水玻璃双液注浆,其材料为大分子颗拉状,无法渗透岩层内微小的裂隙；其次凝固时间长,注浆压力小，扩散范图小,凝固后会产生缩水空隙；另外传统注浆的材料为脆性材科，应力变化时,会产生新的裂缝［2］。该理念与传统注纯水泥浆堵水工艺相比，能彻底解决东主斜井井筒渗漏水问题。先进行井下化学注浆［3］封堵漏水，防止水流对壁后土体继续侵蚀造成壁后土体流失的同时，保证地面注浆不会从井下流失，节约材料；再进行地面袖阀管注浆，对井下化学注浆未封堵完成的渗水位置进行再次封堵，同时又对井筒壁后进行充填，对路面地基土体也有加固增强作用。

1.1 井下化学注浆

井下化学注浆采用XT301丙烯酸盐灌浆材料。该灌浆材料是一种以丙烯酸盐为主体成分的水性灌浆材料。由三组份组成：丙烯酸盐(A组分)、引发剂(B组分)、促进剂(C组分)。B、C组分按1:1溶于水后，再与A组分按1:1混合后可直接通过灌浆泵灌入浆体，固化后形成一种弹性凝胶体，对各种结构的渗漏水处理效果良好，该化学注浆已在陕北矿业公司袁大滩矿主井注浆堵水工程及天地王坡煤业有限公司铁路专用线隧道注浆堵水工程均应用过，且堵水效果良好。由于每个钻孔注浆控制范围为2000 mm×4000 mm，故钻孔间距按2000 mm×4000 mm进行布置，结合本工程现场实际渗漏水情况，井下化学注浆预计钻孔500个，注化学浆液10000 kg。

图1 井下化学注浆孔位布置平面

该化学注浆材料特点：可灌性好，粘度极低；施工性能良好，固化时间快；凝结体具有一定的弹性；粘结性能好；抗渗性能好；属于非燃品，非爆物，不污染环境，无毒性。该化学材料专用于处理井下或隧道的渗漏水点。

1.2 地面袖阀管注浆

地面袖阀管注浆不同于一般的采空区注浆，施工时进行分层多次注浆，分层注浆保证了浆液从孔口至孔底均可得到有效扩散，多次注浆保证浆液在治理区域内进行扩散，避免造成浆液流失。综合考虑井筒尺寸及现场情况，注浆孔按间距3.9 m，排距2 m，每排3个钻孔进行布置，在砌石与混凝土段接茬处加密至5个钻孔（在3个钻孔中间等间距增加2个钻孔）。袖阀管注浆预计钻孔86个，进尺900 m，注浆量350 m3。

图2 袖阀管注浆法的工作原理

2 方案实施

2.1 井下化学注浆

（1）开槽

沿砌石结构渗漏水缝隙将原砌筑的砂浆剔除，深度约30～50 mm，宽度为原缝宽，并用清水清洗干净。

（2）钻孔

沿井筒顶部及侧壁渗漏水缝隙每隔30～500 mm用风动钻机钻孔，孔径14 mm，钻孔深度150 mm，钻孔完成后在孔内埋设注浆嘴（8 mm全铝止水针头），用堵漏王等固化材料进行固管，最终将渗漏水流引至注浆嘴内流出。

（3）埋嘴

在钻好的孔内安装灌浆嘴（8 mm铝管），并用堵漏材料将灌浆嘴周围与孔壁之间封闭密实，将渗漏水引至管头内流出。

（4）灌浆

丙烯酸盐灌浆材料，采用手摇灌浆泵灌注，灌浆压力为0.3～0.5 MPa，尽可能多灌浆液，以保证浆液填充至内衬与土体的空隙处，堵塞渗漏水的通道，保证渗漏水治理的效果。

（5）拆嘴

灌浆完毕，观察是否还存在渗漏水的现象。如确认不再渗漏则清理干净已固化的溢漏出的灌浆液后，凿除灌浆管并用堵漏材料封闭。

2.2 地面袖阀管注浆

（1）地面注浆孔钻孔采用GX-1型钻机钻进，孔径130 mm，全孔下入Φ76 mm钢管改装成的袖阀管进行注浆。袖阀管具体作法为：①在Φ76 mm钢管侧壁上采用穿孔机进行钻孔，孔径Φ12 mm，间距0.4 m，每个断面钻6个孔，并用胶圈封闭；②孔口钢管采用电弧焊焊接法兰盘固定注浆芯管，进行封闭注浆。袖阀管内设6分管作为注浆芯管，注浆时压力不宜大于0.5 MPa。

（2）注浆工艺采用全孔间歇式分层注浆方法。浆液采用水灰比=1:1的纯水泥浆，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。采用孔口压盖或下特制止浆塞的方式注浆，可多次扫孔，重复注浆，有利于保证注浆效果。

单孔注浆施工顺序：制浆→泵压输送→泵量、泵压及孔口压力观测记录→受注层分次注浆→达到设计要求后注浆管上提至下一注浆层位→循环进行以上过程→达到单孔注浆结束压力或达到定量后结束。

3 结语

1）总结

该项目工程造价为190万元。2018年6月项目实施过程中主要完成工程量为：井筒化学注浆注浆孔600个，注化学浆液10440 kg；地面袖阀管注浆钻孔84个，总进尺730.8 m，注纯水泥浆液402.62 m3。

注浆前，东主斜井井口以下55～80 m段25 m范围渗漏水严重，尤其架空乘人装置一侧顶部有多个大股水流漏水点，其余区域也均有大面积淋水现象。

采用“井下化学注浆+地面袖阀管注浆”相结合的治理方法进行渗漏水治理，治理完成后，通过2018年7月至2019年12月期间观察，该区域渗漏水已得到有效控制，堵水效果良好，已无任何渗漏水现象。为东主斜井输煤皮带安全运营创造了良好生产条件。

2）展望

“井下化学注浆+地面袖阀管注浆”相结合的治理理念可在斜井筒、立井井筒及输煤隧道等渗漏水严重区域进行推广应用。也可将井下化学注浆方法单独应用于井下渗漏水严重处。

地面袖阀管注浆用于地面矸石山或采空区的加固及防灭火处理。广泛应用可为矿山环境恢复治理及井下安全文明生产提供优越的作业环境。