鲁新矿井副井高分子材料注浆堵水技术研究

方献辉时磊

（河南工程咨询监理有限公司，河南 郑州 450000）

鲁新矿井副井高分子材料注浆堵水技术研究

方献辉1时磊2

（河南工程咨询监理有限公司，河南 郑州 450000）

针对鲁新矿井副井淋水现象严重情况，采用标本兼治的注浆方案，以封堵井壁涌水为主，加固井壁为辅。采用单液和水泥-水玻璃双液联合注浆方式，由注浆封堵之前的13m3/h降低至0.5m3/h，注浆效果明显。为方便注浆作业施工，在罐笼顶部搭设作业平台，提高注浆作业效率。

井筒涌水；注浆堵水；壁后注浆

1 工程概况

鲁新矿井年生产能力500万吨，副井井筒设计净直径为7.0m，井口设计永久标高为+872.5m,井筒全深为333.63m，井筒净断面面积38.465m2。井筒的表土段及基岩风化带均采用冻结法施工，冻结深度为271m。主要出水点有七处，涌水量为13m3/ h，部分出水点有压力。副井涌水对提升设备影响较大，且存在一定水害风险，增加排水费用，冬季期间井筒结冰，影响通风和运输。给煤矿安全生产带来极大安全隐患。

其中第四系表土层有出水点两处，新近系砂砾岩及砂岩地层有出水点两处，白垩系煤系地层有出水点两处，火山角砾岩及火成岩地层有出水点一处。主要出水点均在标高+752.5m以上。经过对现场出水点的分析，多数出水点均在井壁合茬缝附近处。

2 注浆材料选及其择止水方法

2.1 注浆材料

理想的注浆材料应满足以下要求：（1）粘度低、流动性和可注性好，能进入细小裂隙；（2）浆液凝固时间易调节；（3）稳定性好，在流动过程中不产生分层、离析现象；（4）浆液固化体无收缩现象，结实率高，结石体抗渗性好；（5）固化体抗水侵蚀能力强；（材料来源广泛，价格低廉）。

普通水泥单液浆是指普通硅酸盐水泥中按比例加入一定量的水及相应的外加剂经搅拌而成的浆液。其主要特点是浆液凝固后具有较高的抗压强度，能有效地提高地层的承载能力，且其抗渗性能好，材料来源丰富，注浆工艺相对简单。双液浆亦称CS浆液是指以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定比例采用双液方式注入，必要时加入附加剂形成的注浆材料。水泥-水玻璃双液浆具有材料来源广、价格适宜、凝胶时间可控等优点。

鲁新煤矿副井此次注浆综合考虑经济效益与注浆效果，最终选择水泥水玻璃双液混合注浆方式。首先向孔内注入单液水泥浆，然后用水泥水玻璃封堵孔口。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水玻璃浓度为38-42°Be，水泥浆（水和水泥体积）比0.6∶1—1∶1。水泥—水玻璃双液浆配比3∶1—5∶1。

2.2 注浆方法

针对井筒井壁的出水段含水层特点及出水情况，采用下行式分段截堵，散点专注等方法。在操作过程中根据实际情况合理掌握注浆压力、控制注浆量。

鲁新煤矿副井此次注浆主要作业平台位于罐笼顶部，单液泵和双液泵位于风井顶部地面，浆液通过软管输送到工作平台。注浆管必须用双股铁丝每个5m困扎一次，捆在在梯子间处。

图1 罐笼顶部作业平台

注浆堵水主要作业流程为：井下施工人员乘罐笼到注浆位置，使用风锤开孔（孔径42mm，孔深500-4 000mm），安装孔口管，安设高压球阀，球阀连接混合器与注浆管路，开启注浆泵进行压水，打开球阀，注入混合浆液，运用水泥-水玻璃双液封孔。

注浆管埋设开孔后将事先加工好的注浆孔口管马牙扣端缠上麻丝，抹上铅油丝扣端上好套管，用大锤将注浆管砸入孔内，下放孔内不小于500mm,管套拧下，将球阀安装到注浆孔口管的丝头上。注浆前先压水试验，球阀和高压混合气接好后开动注浆泵用清水冲孔，并做耐压试验。根据施工规范要求，注浆压力为静水压力的1.5-2倍为准。

此次注浆采用兴城市注浆泵厂生产的2TGZ-60/210型双液注浆泵，该注浆泵最大可提供21MPa的注浆压力。

注浆时调配好的水泥浆和水玻璃事先贮存在两个容器内，将注浆机两个吸浆软管分别放置在装有水泥浆和水玻璃的容器内，浆液在注浆泵内混合并被压入注浆管，混合浆液在压力作用下迅速进入导管并通过导管上预先打的小孔充满注浆孔，如图2所示。

图2 注浆工艺流程示意图

3 注浆施工效果分析

此次注浆共使用水泥155吨，水玻璃10吨。取得显著注浆堵水效果，注浆结束后，对井筒涌水进行测定，副井井筒涌水量由原来的15m3/h降低至0.3m3/h。杜绝了井筒因涌水而带来的重大安全隐患，同时也对井壁进行了有效的加固。安全目标、经济效益得到最大发挥，达到了标本兼治的预期效果。

4 结束语

此次注浆堵水在注浆材料和注浆工艺都得到了有效的创新运用，堵水效果极佳。在罐笼顶部搭设工作平台不仅有利于提升注浆作业施工效率，而且还能更好地提高注浆质量。

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