煤矿矿井施工中注浆堵水技术的应用研究侯迎辉

煤矿矿井施工中注浆堵水技术的应用研究侯迎辉

侯迎辉

河南能源焦煤集团防治水中心河南省焦作市454000

摘要：矿井复杂的地质条件使得井下存在突发水灾的危险，很大程度上影响正常工作，增加排水工作量，甚至给安全生产造成很大的影响，影响煤矿开采工作的进程；在受到资金不足、施工措施不先进等因素的影响，企业尽管很重视防治水害，但矿井下的防水工作不到位仍然有待进一步改善。治理井下水灾需要将现有的地质条件和钻探技术相结合，采取注浆方式弥补传统钻探技术的缺陷。注浆方式可采用的新型注浆材料不仅能减少工程费用，还能实现理想填充效果，顺利完成了出水点的注浆封堵，提高煤矿开采效益。因此，本文对煤矿矿井施工中注浆堵水技术的应用进行研究。

关键词：煤矿矿井施工；注浆堵水技术；应用

当前时期的矿井在开采的时候其强度以及深度等都在增加，由于压力不断增加，此时其巷道出现变形现象的概率不断增加，此时就会使得矿井经常出现渗漏问题，而一旦出现了渗漏现象的话，我们的生产工作就会受到极大的干扰。为此，相关人员研究了注浆堵水工艺，通过合理的使用该工艺，我们能够将渗漏问题控制住，能够确保生产活动不受干扰。

1实施煤矿井下注浆堵水技术的可行性与必要性

1.1水灾发生的主要原因

在煤矿井下施工中常见的问题是水害灾害，为加速煤矿开采需要不断深入到地下水埋藏地方，但开采企业无视相应的防治措施，导致水害的发生，不仅会降低煤矿开采的效率还会引发安全事故，对人们的财产安全造成重大损失；造成水灾的最主要原因是不良钻孔或矿压破坏引起的，当每层底板松动时，容易破坏其导水带，给水灾的防治带来很大困难，在井下采矿时，容易引起突发性水灾，导致严重的水害现象，影响整个采矿的安全进行。

1.2井下注浆堵水的必要性

根据矿井下水文地质的不同状况，井下突水点都备有详细的数据资料，这不仅为煤矿井下突水注浆堵水提供数据依据，而且对煤矿井下注浆堵水的改造提供便利，减少注浆费用，还为注浆提供理想充填效果，因此，对煤矿井下注浆堵水提供强有力的支持。在煤矿井下开采中回采顶层工作面，若出现较大的突水情况时，在工作面放弃回采，会直接损失剩余的煤炭储量，但目前随着煤矿井下注浆堵水技术的应用，不断进行回采工作，使得煤炭储量向可采储量转变，由于突水点较多容易淹没巷道，常导致难以运输，在应用井下注浆技术后，不断改进井下回采工作，合理利用报损资源，减少资源的浪费，通过注浆堵水技术才能得到改善。

2并下注浆堵水技术的实施

2.1堵漏技术

为防止发生水害，矿井下作业应提前掌握井下具体情况和勘察工作，勘察时需要注意井下作业区域内的含水层、冲击层和隔水层的具体位置、厚度和分布情况等信息，分析水防治的关键之处，查明地表水的供给分布和矿井不同范围的气候条件等数据资料，全面把握这些情况更加利于制定相应的治水方案。煤矿开采为预防漏水可采取超前钻探技术，探明水源深度、位置与煤层的间距等，从源头上预测可能发生的隐患，提前采取措施防治水灾。但在巷道掘进作业中发生漏水或涌水现象时，通过出水巷道和爆裂的水层缝隙直接快速凝结材料或水泥封堵注浆进行封堵，具有时间短、封堵效果显著等有点，因此该技术在井下巷道注浆堵水技术中得到广泛应用。

2.2大水封堵注浆技术

在矿井下开采时由于面临勘探技术的限制和复杂地质等情况，很难把握部分区域内水害的发生，此时需要及时明确地了解不同水源的具体位置，采取相应的疏放水措施，将影响矿井下安全的水源疏放后从根本上防止水害的发生，而根据这一状况，在水通道周围进行钻孔，并使用堵水材料进行充填，从源头上切断水源的产生，可以准确的对井下的出水进行排泄，将排水和注浆相结合，此技术为动力水注浆技术；当矿井下出现此情况的出水时，通过巷道里构建闸墙让动水变静，动水进入净水水位后，通过封堵过水通道，对源头进行封堵，并及时将静水排出井下，提高了井下作业安全的指数，提高工作效率。

2.3地面预注浆技术及及施工要点

用注浆法堵水，已成为矿井建设中战胜地下水害的有效方法。在井筒开凿之前进行的地面预注浆，其目的就是在井筒周围形成封闭的隔水帷幕，将井筒涌水量降到最低限度，从而实现打干井，改善井筒作业环境，为建井工程安全和快速施工创造条件。针对涌水量及涌水水压大，岩层裂隙发育及分布不规则等不利因素，就工作面预注浆砼止浆垫施工、注浆钻孔钻进速度、浆液配比及注入、注浆压力的选择等方面施工工序，采用行之有效的施工工艺，保证了立井井筒堵水的效果，大大的缩短了立井堵水的施工工期，提高了注浆技术的科学性和注浆效果。

2.3.1浆液配制

注浆采用单液水泥浆和粘土水泥浆（CL-C）。岩冒段（岩冒段注浆，岩冒的建造质量，对下部井筒基岩段的注浆起到关键作用。）和破碎层位、硐室群等处加固采用单液水泥浆，水灰比为0.6：1～1.25：1；浆液中加入食盐和三乙醇胺作为早强剂，加入量分别为水泥重量的1/1000和5/10000。基岩堵水注浆段采用粘土水泥浆，配制时原浆容重为11.3～12.5kN/m3，粘度为16～20s；水泥用量为100～300kg/m3，水玻璃用量为10～40L/m3；成浆容重为12.5～13.5kN/m3，粘度为24～70s。浆液配制采用42.5R水泥，模数3.0～3.4、浓度38～40Be的水玻璃和塑性指数10～25、含砂量小于5%的粘土。注浆时根据岩层、压水等情况调整浆液配比。

2.3.2注浆深度、段高划分与注浆方式

为了更好地与冻结段施工配合，各井筒注浆段起始深度高于冻结段底部10～20m，终止深度超过井筒底部10m。主、副井筒S孔段为消除定向斜孔轨迹误差，保证注浆堵水效果，与直孔段重合10～20m。

注浆段高划分要遵循针对性、特殊性及一致性的原则，并结合含水层位置、厚度等水文地质条件，综合考虑井筒平行掘进等因素来进行。沁城煤矿主、风井筒注浆段划分为7段，副井井筒划分为9段，段高40～70m。注浆施工基本上采用下行式注浆方式；个别注浆孔在遇到破碎层位出现坍塌时，注浆段高适当缩小，逐段处理，向下延伸。复注和硐室加固时，以上行式注浆为主，段高根据需要，适当调整。

2.3.3浆液注入量

为了保证工程的经济性，需要提前预估浆液的注入量，而浆液扩散半径和地层的裂隙率是两个主要的参考参数。一般用公式来预估浆液注入量。计算公式如下：

其中：Q是浆液注入量；A是注浆消耗系数，不同类型的浆液不同；R是扩散半径；Hi是注浆段长度，需要根据实际工程确定；ηi为裂隙率，一般根据实际工程确定；β是浆液填充系数；m是浆液结实率。

2.3.4注浆结束标准

注浆的结束标准一般可分为两个，一是最终吸浆量（即浆液注至最后的允许吸浆量），另一个是达到设计压力时的持续时间。一般而言，注浆终压达到设计要求，吸浆量为20L/min～60L/min，稳定20min～30min，即可认为达到结束标准。

结束语：

综上所述，煤矿突发水灾时采取相应的防治水灾技术措施是十分重要的一项工作，实施注浆堵水技术能实现理想堵水效果，根据开采的实际情况，制定相应措施，降低了地下水流量，有效防治水害，保障煤矿开采的作业安全，从而提高整个煤矿的经济效益。

参考文献：

[1]大采深高水压条件下矿井注浆堵水技术[J].林志标.世界有色金属.2018（01）

[2]煤仓环幕注浆堵水技术及应用研究[J].周长国，刘志强，王德宝.山东煤炭科技，2014（5）