井筒基岩段堵水注浆治理技术

摘要：井筒基岩段出水水源大多是砂岩含水层裂隙水，砂岩裂隙开度较小，水力联系较差，出水一般具有水点多、分散不集中等特点，给注浆治理带来了较大的难度。谢一矿深部井一号风井井筒注浆之前出水量较大，达45m3/h，通过一系列合理有效的注浆方案实施，注浆结束后，水量降到4.8m3/h，注浆效果明显。本文简要阐述谢一矿深部井一号风井井筒堵水注浆治理方案和注浆施工工艺，并就施工过程中出现的问题，提出建议。

关键词：基岩段 井壁 注浆治理

1 概况

淮南矿业集团谢一矿深部井一号风井为原主井，井口标高+26.5m，井筒净径7.0m，井深585m，井底标高-557.7m，与浅部井贯通。井筒表土段壁厚为800mm， 井筒基岩段壁厚為500mm，均为单层素混凝土井壁。井筒表土段为回填土及第四系粘土，总厚为14.8m，其余为基岩段；基岩段为二叠系石千峰组，岩性以泥岩及砂岩为主，砂岩段裂隙较发育。井筒掘砌前对井深0～490m区段进行了地面预注浆，其余区段未进行地面预注浆；井筒掘砌施工过程中，预注浆段井筒掘进时涌水量很小，未预注浆段井筒掘进时发生3次出水。本次注浆施工前，对井筒出水情况进行了调查，井筒主要出水位置在530～585m区段，井筒总涌水量约为45m3/h。

2 注浆方案

本次注浆治理难点主要有：一是出水量较大，总水量达45m3/h，其中靠近井底部位单个出水点水量达15m3/h，封堵难度较大；二是井壁质量差，在井筒掘砌过程中，井壁出水区段防治水措施做的不到位，造成井壁混凝土强度低，承受高压注浆的能力差，可能会影响注浆效果。根据该井筒的实际情况，在堵水治理注浆施工中，主要采用如下技术方案：

2.1 总体方案：本次注浆采用壁后注浆和对点注浆相结合的注浆方法，注浆施工采用总体下行、段内上下行相结合反复注浆的施工方法；通过对含水层裂隙、井壁出水裂隙及壁后空隙等出水通道进行有效注浆封堵，达到封水加固的效果。注浆过程中，根据现场情况，适时调整注浆方案。

2.2 施工顺序：先对井筒530m～585m主出水区段采用壁后注浆和对点注浆相结合的方法进行堵水加固注浆，然后对整个井筒采用上下行往复进行对点封水注浆。

2.3 技术重点：一是封堵井底部位主水点，采用先截后堵、疏堵结合的治理方法；二是每个注浆区段注浆时，多保留水量较大的注浆孔，起泄压作用，避免注浆时井壁出现损坏现象；三是井壁损坏部位要先采用打锚杆挂网方法修复，并用双液浆进行加固；四是堵水注浆过程中，对井壁一并进行加固注浆，加固注浆在井壁空隙较大部位可采用双液浆进行加固。

3 注浆设计

3.1 注浆孔布置：对点注浆直接在水点附近造孔，孔深要穿透井壁，一般为1.5～2.5m，水量较大出水点可先施工导水孔及卸压孔。壁后注浆孔成排布置，每排可根据现场情况来布孔，尽量均布，相邻两排孔错开布置，呈梅花型，孔深为2.5m。孔数及孔深可根据注浆情况增加，扩大注浆封水帷幕，提高堵水效果。

3.2 注浆材料：本次注浆以普通硅酸盐水泥和超细水泥为主，根据堵水效果，必要时使用化学浆。浆液类型以单液浆为主，堵水可使用双液浆，加固井壁必要时也可使用双液浆。

3.3 注浆压力：因本次注浆段井壁质量较差，为防止压坏井壁，最大压力值取受注点水压的1.0～1.2倍，注浆时可根据现场情况适当调整，在井壁损坏部位要降低注浆终压。

4 注浆施工

4.1 注浆工艺

因本次注浆井筒出水位置在基岩段，主出水位置较深，在530m～585m区段，另外根据井筒装备情况，选择井下注浆工艺。井筒采用临时井架配临时绞车和吊桶进行提升，井筒内安装三层吊盘，井筒内通过稳绳悬吊两路Ф25mm高压胶管、一路Ф50mm供压风专用高压胶管、一路35mm2动力电缆、一路视频监控光缆及一路通讯信号电缆。在地面形成制浆站，在井下第二层吊盘上形成井下注浆站，地面制浆站制好的浆液用地面注浆泵或自吸，通过井筒内高压胶管输送到井下注浆站，用井下注浆泵进行注浆。注化学浆可把化学浆桶直接下到井下进行注浆。造孔打眼直接在吊盘上进行。注浆工艺流程详见图1。

[图1 井下注浆施工工艺流程图]

4.2 注浆施工

4.2.1 施工工序。根据井筒出水情况，先对井筒530～585m主出水区段采用壁后注浆和对点注浆相结合的方法进行堵水加固注浆，然后对整个井筒采用上下行往复进行对点封水注浆，最后对井筒主要区段500～570m进行再次壁后加固注浆。

4.2.2 施工技术。①井筒530～585m主出水区段为本次注浆重点区段，该区段注浆治理先对530～550m区段进行壁后注浆，然后对582m处主出水点进行堵水注浆，最后对井底进行堵水注浆。根据井筒掘砌期间出水情况及井筒地质柱状图来分析，在井深538～548m区段岩性为砂岩含水层，该含水层可能是井壁主要出水点主要水源，先采用壁后注浆的目的是对该含水层出水裂隙进行封堵，在井壁外围形成一定范围的封水帷幕，来隔断井壁出水通道与含水层出水裂隙之间水力联系。壁后注浆过程中，同时对井壁出水点进行封堵，并对井壁损坏部位进行加固。②582m处主出水点水量较大，水量达15m3/h，从井筒柱状图可以看出，该位置处在细砂岩层位。根据出水点出水特征，采用先截后堵、疏堵结合的治理方法，即先施工截水孔、导水孔及卸压孔，对截水孔进行注浆，后对导水孔进行注浆。③582m主水点堵水注浆结束后，发现井底及东马头门底板向外冒水，水量为4～5m3/h。封堵井底水点先在井底井壁周圈、井底及东马头门各施工一排注浆孔进行加固注浆，然后再进行对点注浆。④注浆初期，因含水层裂隙、壁后空隙等受注情况掌握不清，注浆材料先选用颗粒细的超细水泥，注一段时间后，发现大多数孔都能注入浆液，说明受注空间较大，注浆材料改用颗粒状P·O42.5普通硅酸盐水泥。后期封堵小水点注浆以超细水泥为主。最后主出水区段再次壁后注浆选用固尔亚化学浆，来扩大浆液扩散范围，让浆液充分进入到含水层深部裂隙及细小裂隙，使细小出水通道得到进一步有效封堵加固。

5 注浆效果

5.1 本次注浆共注入P·O42.5水泥97.5t、超细水泥20t，注入固尔亚化学浆2t，消耗水玻璃16.6t。主要注入段为530～585m主出水区段，封堵主水点及壁后注浆绝大部分均采用单液浆注入。通过分期选择不同类型注漿材料，可充分对含水层及井壁细小裂隙进行充填，达到注浆堵水加固目的。

5.2 在井筒主要出水区段进行再次壁后注浆加固过程中，仅有少数孔出水，其余均为干孔或有少量滴水现象，说明井壁裂隙、壁后空隙及含水层裂隙等出水通道已充填实，达到注浆预期效果。

5.3 注浆结束后，井筒无明显渗淋水点，经现场实测井筒水量为4.8m3/h，堵水率达89%。

6 结束语

本次注浆堵水加固达到预期的效果，为今后类似工程施工积累了一定的经验。本次注浆在施工设备及技术创新方面有一定的成效和突破，具体有以下几个方面：

6.1 本次井筒堵水注浆首次使用2ZBQ-10/12型气动双液注浆泵，这种类型注浆泵流量和压力较大，最大流量为60L/min，最大压力为18MPa，可无级调量，也可定压自动变量，性能稳定，体积小，不需要电气设备，使用安全。通过使用，效果良好，可以在所有注浆工程中推广使用。

6.2 本次注浆在吊盘上作业，需要起落吊盘，吊盘在起落过程中，可能会挂断井壁注浆孔口管，井壁注浆孔口管一般使用Ф42×550mm地质管，这种类型孔口管管壁较厚，吊盘起落通过时，挂断难度较大，会影响吊盘起落，给安全带来一定的威胁。针对这种情况，从安全及成本两方面考虑，对原孔口管进行了改进，选用1寸无缝钢管加工成注浆孔口管，通过使用，效果良好，因改进后1寸注浆孔口管管壁较薄，吊盘起落通过时易挂断，另外可以节约成本，提高经济效益。因1寸注浆孔口管不能二次透孔，适合在井筒基岩段堵水注浆中使用，井筒冻结段堵水注浆仍然使用Ф42×550mm地质管。

参考文献：

[1]李世峰，金瞰昆，刘素娟.矿井水文地质 [M].北京：煤炭工业出版社，2009

[2]李华奇.矿井防治水[M].北京：煤炭工业出版社，2012.

作者简介：

宗磊（1980-），男，助理工程师，毕业于安徽理工大学，现从事采矿工程技术工作。