赵家寨煤矿西风井井筒壁后、壁间注浆技术研究

李军锋 赵真真 史海军

（河南省新郑煤电有限责任公司，河南 新郑451100）

0 概况

新郑煤电公司西翼风井采用冻结法施工井筒设计深度291.3m，冻结深度274m,井筒直径为5.5m。在井筒掘砌施工中穿过第四系砾石层、砂层和二叠系粉砂岩、细粒砂岩，为主要的含水层，随着冻结壁逐渐融化，井壁出现渗漏水，出水量为45m3/h为保护井壁及以后的设施，故决定对井壁注浆封水。

1 井壁渗漏水原因分析

1）混凝土的收缩及冻结壁融化膨胀，造成施工接茬缝，因而接茬处成为出水的薄弱处。

2）壁后岩石裂隙水或含水层、涌水，通过薄弱部位井壁接茬处向外渗水。

2 注浆方案

1）主要注浆区段

壁间注浆共四段 （集中出水段）：第一段46～91m、第二段101～138m、第三段 142～213m、第四段 220～253m。壁后注浆区段：井深 253～282m段。

2）采取从下向上注浆，壁间与壁后注浆相结合，施工工序如下：①罐笼上搭设工作台，从253m处自下而上进行壁间注浆。

②壁间注浆结束后再进行253m～282m段壁后注浆，壁后注浆段分两步施工，第一步浅孔充填注浆；第二步深孔加固注浆。

③当注浆结束后，对施工范围进行检查，若有明显出水位置(大于0.5m3/h)或总涌水量较大，再从上向下进行布孔复注。

3 注浆参数选择

3.1 浆液类型

以水泥单液浆为主，水泥——水玻璃液浆为辅，水泥选用P.O 32.5级复合硅酸盐水泥，水玻璃取模数2.8～3.2之间40 Be'。

3.2 浆液配比

壁后注浆坚持单液浆为主，双液浆为辅的原则，遵循“单液稀浆—单液稠浆—双液浆封孔”的原则。

水泥浆 W:C 0.75:1.0（稠浆）～1.5:1.0（稀浆）(重量比)水泥浆：水玻璃 C:S取1:0.5(体积比)。

3.3 注浆要求

由于井壁接茬多，淋水严重出水点集中，同一水平每排深浅孔配合均匀布孔（与上一水平交叉布孔）先用深孔放水泄压，再用浅孔低压注浆以加固井壁及围岩，最后用深孔高压注浆封水。

3.4 注浆压力

注浆压力大小主要取决于注浆孔静水压大小，但考虑到岩层的裂隙发育程度及井壁抗压强度，壁间注浆工作压力控制在0.5～2MPa,注浆时可根据井壁情况和注入量相应适时调整注浆压力。注浆终压不大于2MPa。壁后注浆压力：浅孔1.5～2.5MPa,终孔不大于3MPa,深孔工作压力5～6MPa，终孔不大于8MPa。为缩短施工工期，注浆终量不大于10L/min,持续时间不少于15min。

3.5 注浆布眼

壁间注浆段：注浆孔沿井壁水平布置，每排布置10个注浆孔(与上一水平交叉布孔)，排距2000mm，单孔孔深 550mm，穿透内壁进入外壁100mm。

壁后注浆段：（1）注浆孔沿井壁深浅孔水平交叉布置，每排布置8～10 个注浆孔(与上一水平交叉布孔)，排距 3000mm。（2）浅孔：单孔孔深1200mm。

（3）深孔：单孔孔深5000mm（考虑单孔深度过大，深孔施工时可带一定角度），并埋设注浆孔口管(Ф32mm×1000mm)。

（4）根据漏水量的不同，采用不同的造孔密度、深度埋管方式，不同的材料配比和注浆参数。

图1 壁间注浆平断面图

图2 壁后注浆平断面图

4 注浆工艺

4.1 埋管

注浆孔径Φ38mm，注浆管管径Φ32mm，注浆孔达设计深度后，插入注浆管，注浆管露出井壁50mm～100mm，连接球阀等组件，注浆管一端车丝，另一端车成马牙扣，埋管前用麻丝分层缠紧并涂上白铅油，形成注浆系统。同时在注浆孔下方施工1～2个Φ38mm导水泄压孔。

4.2 施工方法

1）注浆系统形成后，首先用清水做串通，冲孔和压水做实验，了解注浆孔周围裂隙情况，确定浆液类型和注浆压力。

2）注浆时，根据冲孔的压力判断裂隙多少，若裂隙较少，直接用双液注浆；若裂隙较多，先单液注浆后双液注浆注浆封孔，对壁座下段（壁后注浆）串皮出水孔，先用清水疏通后，再浓浆低压注浆，终压不超过2.0Mpa,已充填好井壁封堵住串皮水为宜，禁止超压注浆。

3）在同一水平造孔后，先对出水较大的预埋孔口管作为受注孔进行注浆，其它孔窜浆孔阀门，并达到设计注浆压力作为该孔注浆结束的标准。未窜浆孔单独注浆，直达到设计注浆压力。受注孔在注浆中，井壁上没有跑浆现象，并达到设计注浆终压、终量作为该孔注浆结束的标志。

4）注浆时，要设专人观察井壁和压力变化及检查管路是否堵塞，以便及时调整注浆参数，并做好记录。

5）注单液浆时，若压力不升，进浆量不减时应逐级加大浓度；反之，应依次降低浆液浓度。

6）注浆时，达到注浆压力后，集中出水点涌水量不足0.01m3/h即可结束该孔注浆。

7）停泵后，立即压清水冲洗管路和器具，并用备好的水泥进行封孔，孔口要平整。

4.3 施工准备

1）注浆前全面检查井壁并测定井筒涌水量。

2）在罐笼上搭设工作平台（工作台满足3人同时工作及打钻为宜），首先在一侧罐笼工作台上对井壁造孔，造孔完毕后，在另一罐笼上搭设工作平台并对井壁造孔。

3）注浆前，进行压水试验，观测注浆系统无漏水现象，以防止漏液。

4.4 施工注意事项

1）壁后注浆的施工顺序应根据含水层的厚度分段进行，对漏水段较长的井筒，应由下而上逐段进行。

2）壁后注浆的压力控制在1.1～1.5倍静水压为宜，在岩石裂隙中的注浆压力可适当提高。

3）对井壁无夹层注浆时，吸浆量较小，可注性差，扩散范围小，需采取加大注清水压力扩孔，在水内加入适量的水玻璃润滑通道，增大终压措施。

4）注浆期间要由专人注意观察井壁是否有变形、跑浆、漏浆等现象，发现问题立即停止注浆。

5）在注浆过程中如出现跑浆时，可换注双液浆，并辅助以棉纱、木楔、道钉等堵浆，或采用间歇注浆法处理。

6）对井壁无夹层注浆时，吸浆量较小，可注性差，扩散范围小，需采取加大注清水压力扩孔，在水内加入适量的水玻璃润滑通道，增大终压措施。

7）严格按照设计注浆压力进行注浆，保证注浆压力表完好，严禁无压力表监测控制进行注浆，只要压力超过设计值，必须及时泄压、停机，如压力突升或突降，需查明原因，及时进行处理。

5 结论

实施壁后注浆后，井筒内的总涌水量降至约0.15m3/h。实践证明，井筒壁后注浆是一种有效的防治水方法，采用壁后注浆可以有效的将地下含水层的涌水封堵于壁后，同时还起到加固井壁的作用，井筒施工质量得到了有效的保障。

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［2］刘环宇,王思敬,倪兴华,王同福,曾钱帮,胡波.煤矿立井井筒非采动破裂治理新方法设计[J].河海大学学报:自然科学版,2005(02).

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