矿井涌水注浆治理技术

摘要：东荣一矿位于黑龙江省集贤煤田东荣勘探一区南部。根据黑龙江省集贤煤田东荣勘探一区精查地质报告提供的资料，该区区域煤系裂隙充水矿床分为简单、中等、复杂三种类型。文章分析了东荣一矿涌水原因，提出了矿井涌水注浆治理技术。运用该技术对东荣一矿主要出水点进行治理，效果明显，降低了矿井总涌水量近240m³/h，使矿井能正常生产。

关键词：第四系承压水；注浆技术；涌水治理；水泥－水玻璃双液浆；出水点

中图分类号：TD745文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0135-02

东荣一矿在建井期间，涌水量一直很大，严重影响了施工进度，目前矿井涌水量已达到530m³/h，超过矿井设计的正常涌水量470m³/h，给矿井安全带来严重威胁。

一、东荣一矿地质条件简介

东荣一矿位于黑龙江省集贤煤田东荣勘探一区南部。根据黑龙江省集贤煤田东荣勘探一区精查地质报告提供的资料，该区区域煤系裂隙充水矿床分为简单、中等、复杂三种类型，东荣一矿矿井水文地质条件整体为简单至中等，而该矿-190水平井底车场所处天窗部位为本区唯一的复杂区。

二、涌水原因分析

（一）出水点

矿井井底车场及石门施工过程中，发生了多次涌水，除涌水量极小的分散出水点外，目前集中出水点达65个。其中单点出水量在50m³/h以上的主要出水点主要有7个，如图1所示。其中①、②、③、⑦出水量较大。

（二）出水水源

由于自然形成的天窗使第四系含水层缺失了隔水层，使第四系含水层与煤层上覆岩层中存在的裂隙贯通形成涌水通道。天窗区域内第四系含水层的地下水流向为由西南向东北径流，地下水位平均水力坡度约3/1000，径流缓慢，排泄不良，向东北排泄至松花江。矿井煤系裂隙含水层水的径流方向为由东北向西南径流，由浅部向深部径流，径流强度逐渐减弱。第四系含水层是本区主要间接充水含水层，含水层厚度大，水量丰富，渗透性强，通常情况被第三系隔水层阻隔，在天窗部位直接补给煤系裂隙含水带。

（三）导水通道

从井下实际观测的出水裂隙来看，主要是由煤层上覆顶板节理发育而造成的，节理的发育程度主要受构造控制，在断层、褶皱等地质构造应力集中部位裂隙发育、岩层破碎，出水明显，这些裂隙通过X剪节理相互贯通，形成一个巨大的含水管网，且与顶部的风化裂隙相连，在天窗部位直接接受上覆含水层的补给，最终形成了矿井涌水倒水通道。如图1所示：

三、矿井涌水治理方案

（一）总体治水思想

对天窗位置的矿井涌水治理，对井下出水点的治理只是从表面上的治标过程，将涌水导水通道彻底断绝才是治理的根本。因此，从根本出发，通过人工制造隔水层，将天窗封闭，需要通过地面布置深井钻孔，然后进行注入黄泥等隔水材料进行治理，此项工程时间久，工作量大。但目前为能使矿井尽快投产，对井下主要出水点进行治理，是当务之急。

（二）治水方案

矿井水治理向来以输、排、堵、截为主，但输、排不易实现，在进行堵、截时还要针对各出水点并结合其具体出水情况进行治理。注浆为涌水治理最常用且有效的方法，注浆堵水技术的关键在于对出水点补水通道的判断和注浆材料的选择。结合东荣一矿主要出水点出水原因，提出注浆技术对东荣一矿主要出水点进行涌水治理。

四、注浆技术应用

7个主要出水点中，其中①点涌水量为106m³/h，②点涌水量为96m³/h，④点涌水量为78m³/h，因④点出水影响水仓清仓，故需首先治理。为了在短时间内使涌水量降至矿井排水能力以内，首先对①、②、④三个出水点同时进行治理。

（一）注浆技术

注浆技术首先是在将出水点来水预先导走，在出水点水量降低后进行注浆，在注入浆液凝固后再将导水通道（钻孔）堵死，这样减小了注浆时涌水量和水压，使涌水治理容易实施。如图2所示：

（二）注浆材料选择

注浆材料中一般注浆材料多为水泥浆液，对于堵水用量大，故而不选择成功较高的化学材料。水泥－水玻璃双液浆因其具有凝固速度快、结实率高、凝固强度大、成本低等特点一直是注浆材料中的首选。

水泥选用425号粉煤灰水泥，水玻璃浓度为38°Be'。在进行注浆前，对水泥浆水灰比、水泥—水玻璃比进行了试验。经试验最终确定水灰比为0.5∶1，水泥—水玻璃比为1∶0.35，此种比例初凝时间为30s。这样能保证浆液在遇到高压水时不至于被水迅速冲走，在围岩裂隙中能迅速凝固，与岩体共同形成帷幕。

（三）注浆施工工艺

1．首先对三个出水点的补水通道进行判断，可以通过观测水流方向，或在出水点附近打钻孔勘察，确定后补打导水钻孔进行导水，直至出水点水量明显下降。

2．在出水点巷道10m范围内打注浆孔，钻孔方向为沿水流方向，并及时布孔口管。注浆孔沿巷道断面顺水方向布置，孔深3m，分别布置顶孔和帮角孔。先从帮孔开始注，逐渐向上，最后注顶孔。

3．注浆过程中，发现邻近孔出现跑浆时应立即采取封孔措施。

4．当出水点10m范围注浆孔都注浆后，再对导水钻孔进行注浆封孔。

（四）治水效果

在东荣一矿进行注浆技术实施，对东荣一矿出水点中的①、②、④三个出水点进行了集中涌水治理。其中①点涌水量由原来的106m³/h降至为12m³/h以下，②点涌水量由原来的96m³/h降至为10m³/h，④点涌水量由原来的78 m³/h降至为13m³/h，累积降低矿井涌水量近240m³/h。以上水量数据均采用激光水流测速仪测得。

五、结论

结合东荣一矿矿井涌水特点提出的注浆治理技术，在对东荣一矿主要出水点治理后，得出：

1．通过对东荣一矿涌水原因的分析，确定了东荣一矿涌水的直接水源应为各层砂岩的静储量，间接水源为第四系砂砾石孔隙水。

2．在借鉴了以往矿井涌水治理的基础上，结合东荣一矿涌水特点，分析确定东荣一矿涌水注浆治理技术。

3．注浆技术在东荣一矿的实施，实践验证了该技术的可行性与合理性，同时降低了矿井总涌水量近240m³/h。该技术方案可作为东荣一矿当前涌水治理主要技术手段，为该矿巷道的掘进提供了速度保证。

参考文献

[1]王尚令，孙本魁，洪荒．恒源公司矿井4煤层顶板砂岩裂隙水突水分析及治理[J]．矿业快报，2005，（11）．

[2]吴振岭．断层突水治理的注浆工艺[J]．矿业安全与环保，2005，（32）．

[3]陈会林，卫保进，谢小军．井巷高压突水治理工艺[J]．探矿工程，2007，（4）．

[4]马素侠，王福顺，桑向阳．帷幕浅截注浆技术在煤矿防治水中的应用[J]．中国矿业，2008，（4）．

[5]车鸿焕．梁宝寺．煤矿顶板砂岩裂隙水防治技术[J].华北科技学院学报，2007，4（2）．

[6]刘新华，谢志红，徐克新．强承压奥灰水条件下双液注浆封孔堵水技术[J]．山东煤炭科技，2005，（1）．

作者简介：刘伟锋（1978－），男，河南南阳人，黑龙江省鸡西大学助教，研究方向：安全与环境工程。