甜水堡煤矿二号井主井筒流沙段注浆堵水技术研究田海波

甜水堡煤矿二号井主井筒流沙段注浆堵水技术研究田海波

田海波

（1.甘肃万胜矿业有限公司，甘肃庆阳745731）

摘要：甜水堡二矿井筒穿流沙层段，巷道出现淋水、腐蚀现象，针对上述问题，通过注浆作业进行堵水、固沙、加固，通过架U型钢棚进行巷道腐蚀段加固，使巷道得到有效治理。

一、工程概况

甜水堡二矿位于甘肃环县西北部，属环县甜水堡镇管辖，设计生产能力240万吨/年，井田面积29.66km2，设计可采储量2.1362亿吨，服务年限63.6年。矿井采用主、副、风三条斜井开拓。

主井长度1405m，倾角18°，半圆拱形，净宽5.5m，净高4.15m，净断面19.6m2；井筒224-280m段为含水流砂层，流沙层支护方式为双层钢筋混凝土砌碹，凝土砌碹层厚度约为500mm。

流沙段淋水主要为井筒混凝土砌碹浇筑接缝（施工冷缝）渗水和底板涌水，渗水量约10m³/h，因矿井水具有腐蚀性，造成该段巷道混凝土腐蚀严重，导致井巷支护强度减小。针对上述问题，甜水堡煤矿二号井经多次进行讨论研究，形成治理思路为：先“封水”、“固沙”、再“疏水”，最后“加固”，按照该思路，确定对井筒流沙段先进行堵水固沙注浆作业，然后进行架U型棚加固作业。

二、施工方案

（一）注浆方案

1.方案设计

主斜井采用帷幕注浆止水，注浆方法采用凿岩打孔注浆，注浆时首先采用无机物化学浆进行井筒碹体接缝漏水处止水，无机物化学浆注重止水效果；再采取无收缩双液浆进行加固，无收缩双液浆可增加地层的强度和永久性。

（1）主斜井井身壁后注浆

将主斜井井身壁后注浆止水加固，阻止地下水流，减小井筒碹体接缝处水流量，注浆范围为井壁壁后1.5米范围，布孔间距为3.0米×3.0米梅花型布孔。

（2）井筒碹体接缝处注浆

由于井筒碹体接缝处漏水严重，井身壁后注浆完成水流量减小后，进行井筒碹体接缝处注浆，先采用无机物化学浆止水，再采用无收缩双液浆进行流沙层加固，达到止水加固的效果；注浆范围为井壁后2.5米，宽度范围3.0米，布孔间距约2.0米，为防止相邻两个孔串浆，应采取隔孔注浆法。（如图）：

2.施工工艺

（1）布孔：采用凿岩打孔注浆，布孔方式为，井筒碹体接缝处布孔间距2.0米；井身壁后注浆布孔间距3.0米×3.0米梅花型布孔（见注浆钻孔断面示意图）；钻孔深度井筒碹体接缝处壁后2.5米；井身壁后1.5米。

（2）注浆工艺流程（见图1）

4.钻孔参数设计

孔径与孔深：钻孔径Ф32mm，钻孔深度为壁后1.5米。

注浆布孔间距：布孔间距为井筒碹体接缝处为2.0米；井身3.0米×3.0米，具体情况根据施工现场灵活调整

注浆有效扩散半径：R=2000-3000mm

注浆压力：0.15～0.5MPa

注浆率：35%

初凝时间：0.5~2分钟，为速凝注浆

5.工艺要求

定孔位：定孔位偏差不得大于20mm，钻孔角度偏差不得大于1°。

浆液的胶凝时间：根据注水实验，当采用A、（B）C无收缩双液浆时，如进水量很大，泵的压力长时间不升高，凝胶时间可选用3-20S；如进水量中等，泵的压力稳定上升，凝胶时间可选用1-2min；如进水量很小，泵的压力升高很快，凝胶时间可选用3-4min甚至更长。

进浆量：实践证明，采用A、（B）C无收缩浆液注浆时，当进浆量大于300L/min，泵的压力长时间不升高，则为大进浆量；当进浆量在100-300L/min，泵压力稳定上升，则为正常进浆量；当进浆量小于100L/min，泵的压力升高较快，则为小进浆量。大进浆量时，应调整浆液浓度，加快凝胶时间。

注浆：根据要求，严格控制每孔注浆量、注浆压力，将压力控制在0.15~0.5Mpa之间（可以根据现场实际水压情况进行调整）。

注浆必须连续进行，若因故中断，应找出注浆中断原因，尽快采取处理措施，及早恢复。

注浆过程中应分序施工。如出现串浆现象，应对串浆孔同时进行注浆处理。

封孔：注浆结束后，将注浆管砸入孔内5cm左右，防止溢浆，然后采用堵漏灵和渗透结晶封堵抹平。

（二）架棚加固方案

井壁腐蚀严重，井巷支护强度减小，注浆完成后，对井筒采用架设U29型钢支架、挂网、喷浆进行二次加固。

1．施工顺序：架设U29型钢支架——挂钢筋网——安装底梁——喷射混凝土——底梁位置底板浇筑。

2．参数要求：

（1）钢棚棚间距800mm（中-中），棚间采用7根拉杆进行连接固定，拉杆采用Φ20mm×800mm圆钢制作，紧靠钢棚内侧。

（2）为不影响主井皮带正常运转，底板安装平直底梁，底梁采用U29型钢。

（3）网片规格为Φ6.5mm金属网，网孔100mm×100mm，网片之间使用14#铁丝绑扎。

（4）喷射混凝土厚度200mm，水泥使用抗硫酸盐水泥，其强度不小于C30。

（5）底梁安装完成后，底板浇筑混凝土，水泥使用抗硫酸盐水泥，混凝土强度不低于C30。

三、施工效果

主斜井井筒经注浆+架棚联合治理后，主斜井井筒得到了修复，同时井筒淋水得到有效遏制，使主斜井井筒流沙段有效的达到了“封水”、“固沙”、“疏水”、“加固”的目的，确保了矿井安全生产。