矿井井筒浅部涌水涌砂原因分析与处置郭继雷

矿井井筒浅部涌水涌砂原因分析与处置郭继雷
发布时间：2021-11-03T07:53:53.878Z 来源：《防护工程》2021年21期作者：郭继雷[导读] 煤矿主井上部井壁出现涌水、涌砂，根据水文地质和涌水原因分析，涌水、涌砂原因是基岩孔隙水（潜水）通过外侧土层间10m深处的裂隙中涌出。

通过注浆方案技术经济比较，选用聚氨酯堵水再用双液浆进行加固堵水及用单液浆充填的方案处置井壁涌水涌砂，注浆结束后透水点没有明显的渗漏水，在注浆结束后很快达到稳定标准。

郭继雷
江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿江苏徐州 221000摘要：煤矿主井上部井壁出现涌水、涌砂，根据水文地质和涌水原因分析，涌水、涌砂原因是基岩孔隙水（潜水）通过外侧土层间10m深处的裂隙中涌出。

通过注浆方案技术经济比较，选用聚氨酯堵水再用双液浆进行加固堵水及用单液浆充填的方案处置井壁涌水涌砂，注浆结束后透水点没有明显的渗漏水，在注浆结束后很快达到稳定标准。

关键词：井壁涌水涌砂；双液复合注浆
1、概况
煤矿主井上部井壁距离地面10.2m处有1个直径为0.12m出水口，涌水、砂量约1.2m3/h。

事故发生后，立即采取井壁打钻注水泥浆的方法进行堵水处理，未能有效止水，出水量继续增大，渗水点位置已经出现空洞，井筒东侧3m处检测点发现地基下沉0.01m。

本文重点开展涌水涌沙原因分析及对井壁渗漏封堵技术研究与实践。

2 井壁涌水涌砂原因
2.1 水文地质情况分析
井筒范围内分布第四系松散孔隙含水层、基岩风氧化带，夹少量粉土、粘土、少量碎石，土层厚度为0.70-3.90m，填土厚度达到3.9m，平均厚度为2.35m，地层标高为28.25-31.47m。

2.2 涌水原因分析
（1）水文情况。

根据区域水文地质资料、现场调查及应用资料分析，场地水文地质条件一般。

地下水分为填土中的潜水（局部为上层滞水）及基岩裂隙水。

潜水主要受大气降水、生活用水排放及大气降水补给，水位动态变化较大，水量较小。

基岩裂隙水主要赋存裂隙中，受岩体破碎程度、节理裂隙发育程度及溶洞大小控制，水量变化较大。

受地层地下水及周围基岩裂隙补给，在构造破碎带、节理裂隙密集处汇集，水量较大，具有承压性。

地下水主要为潜水及岩石裂隙水，潜水埋深约1.80-3.20m，水位标高28.79-30.83m。

受地形影响起伏较大，根据地区经验，潜水水位变化约为1.0m。

基岩裂隙水水位埋深为9.50m（抽水试验孔），水位标高为22.66m。

基岩裂隙水水位受大气降水影响显著，年动态随季节而变化，一般每年雨季降水高峰期过后一到两个月，水位达到最高点，其后水位逐渐下降，至旱季末水位下降至最低点，年变幅3-5m。

（2）确定水源。

根据渗漏水的温度、颜色、味道、含有物及渗漏量的大小在时间上有无规律性来判断,渗漏点的水往往是多来源形成的混合水。

通过观察出水情况，初步判断为基岩孔隙水。

（3）导水通道。

本区地下水主要受大气降水入渗和周围裂隙侧补给，赋存于岩石裂隙、构造裂隙中，沿构造破碎带、节理裂隙密集带或连通较好的岩石裂隙等以地下径流的形式排泄，部分消耗蒸发。

根据现场实际漏砂情况及该接头渗水分布，结合该部位工程地质，初步判断是由于井壁出现裂隙，井壁外侧存在涌水通道，位置在埋深约10m的基岩孔隙水。

3 处置方案确定
3.1 处置方法分析
采用地表打垂直孔进行注聚氨酯浆，封堵水口后，在向导水通道内注双液浆。

由于该出水点涌水量较大，并拌有涌砂现象，且时间较长。

目前渗水点位置估计已经出现空洞，涌水通道逐渐加大。

若在不及时封堵，井壁一旦坍塌，险情将进一步扩大，不但会增加处置难度，而且将会对附近的高层建筑造成极大威胁，当前应快速采取措施控制涌水。

聚氨酯、水泥、水玻璃等水液浆注浆材料前期已准备到位，采用注浆法，在墙体外侧打钻注浆的方式，更有利于快速止水。

几种注浆方案技术经济分析情况见下表（表1 注浆方案技术经济比较表）。

表1：注浆方案技术经济比较表
3.2 处置方案确定
经研究，制定处置案如下：采用方案三，聚氨酯与水泥-水玻璃双液复合注浆，注浆堵漏工作结束后，辅以方案四，注水泥单液浆予以加固周围地层。

CFPU-120(油溶性)聚氨酯，适用于地下工程渗漏部位的堵漏，更适用于变形缝部位的防水堵漏。

当漏水水量较大时，将聚氨酯注入出水点，主副剂1:10混合后，与水反应，能在10s内起泡膨胀凝结，约8-10min发泡完成，起泡膨胀系数大于10倍，混合浆液反应膨胀凝结后可迅速堵塞出水口，达到快速止水的目的。

水泥-水玻璃浆液，是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例，采用双液方式注入，双液浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围。

适用于地铁基坑隧道大涌水、突泥封堵及岩溶流塑粒土的劈裂固结，在地下水流速较大的地层中采用这种混合型浆液可达到快速堵漏的目的；水泥单液浆必要时加入速凝剂和缓凝剂所形成的注浆材料，具有凝结可控、高强可靠、操作简单、扩散控域、工艺匹配、经济适用、绿色环保、堵水高效等特点。

可用于防渗和加固注浆，稳固破碎地层。

在距基坑护墙外侧1.2m处打孔，孔深10m,打好孔后立即插管先注聚氨酯将出水点堵住，然后注双液浆及单液浆从出水点上方由北向南依次进行止水工作。

先用聚氨酯堵水，再用双液浆进行加固堵水，最后用单液浆充填的处置方法进行抢险救援，证明是科学高效的。

注浆结束后透水点没有明显的渗漏水，基坑支护在注浆结束后很快达到稳定标准；进行打孔取芯检查，均满足相应规范的渗透率、密实度、强度等方面的规定。

4、结论
1、煤矿主井上部井壁出现涌水、涌砂，根据水文地质和涌水原因分析，涌水、涌砂原因是基岩孔隙水（潜水）通过外侧土层间10m深处的裂隙中涌出。

2、CFPU-120(油溶性)聚氨酯，适用于地下工程渗漏部位的堵漏，更适用于变形缝部位的防水堵漏。

当漏水水量较大时，将聚氨酯注入出水点，混合液体膨胀后迅速堵塞出水口，达到快速止水的目的。

3、水泥-水玻璃浆液，是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例，采用双液方式注入，双液浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围，在地下水流速较大的地层中采用这种混合型浆液可达到快速堵漏的目的。

4、水泥单液浆必要时加入速凝剂和缓凝剂所形成的注浆材料，具有凝结可控、高强可靠、操作简单、经济适用、绿色环保、堵水高效特点，可用于防渗和加固注浆，稳固破碎地层。

5、先用聚氨酯堵水，再用双液浆进行加固堵水，最后用单液浆充填的处置方法进行抢险救援，证明是科学高效的。

注浆结束后透水点没有明显的渗漏水，基坑支护在注浆结束后很快达到稳定标准；进行打孔取芯检查，均满足相应规范的渗透率、密实度、强度等方面的规定。

作者简介：郭继雷（1973—），男，徐州人，江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿生产调度指挥中心。