底板注浆加固方法文献

底板注浆加固方法文献综述

【摘要】在目前煤炭开采中，带压开采已经成为影响矿井安全生产的主要问题，而底板注浆加固是目前解决该问题的有效措施。本文通过对国内外有关底板注浆加固的文献分析，总结并分析了目前底板注浆加固的主要方法，以期为国内该领域的理论研究与实践发展提供借鉴。

【关键词】煤矿；底板注浆加固；文献综述

国外注浆技术的发展自1802年至今已有二百余年的历史，经过多年摸索、实践，技术已经比较成熟。而注浆技术在我国起步较晚，但由于目前矿井开采深度逐步加深，煤层底板注浆加固已成为一项重要的工作内容，因此技术方法发展迅猛，注浆工艺和注浆设备不断革新，先进的注浆方法先后出现；逐步形成比较系统的理论和工艺。下面，就简要介绍一下底板注浆加固的基本原理及主要的技术方法以及底板注浆加固的发展方向。

一、底板注浆加固原理

底板注浆加固目前是解决煤矿开采时异常区底板突水的有效措施，其原理是依据地质条件，经过计算，在回采工作面的下部承压含水层施工一定量的注浆钻孔，再向承压含水层注入注浆所用的混合浆液，让其填满下部承压含水层中的裂隙。这样首先可以使用浆液替换一部分含水层中的水，降低承压含水层的富水性，同时凝结的浆液可以迅速使含水层和隔水顶底板固定在一起，使煤层底板得到加固，并且使原来的承压含水层变成弱含水层，从而降低底板突

水的风险，达到安全生产的目的。

二、按工程施工的位置不同划分底板注浆加固方法

按工程施工的位置不同，底板注浆加固分为地面预注浆、工作面预注浆，两者各有优缺点。地面预注浆优点在于其在地面制浆，效率高，施工安全，工作空间比较大；缺点在于钻进工作量大，重复劳动较多，当注浆孔深度较大时，钻孔偏斜率较大，影响注浆效果。而工作面预注浆优点在于钻进深度小，节省时间，容易控制孔斜，工艺简单，节省工时，钻孔直径小，孔数多，止水效果好，可直观了解注浆效果；缺点在于有高压水时，施工较危险，施工空间狭小，不利于大型机械应用。考虑到成本以及施工效果等因素，目前国内多采用工作面预注浆进行煤矿底板注浆加固。

三、按具体的实施方法不同划分底板注浆加固方法

目前矿井底板注浆加固的具体实施方法主要包括压力注浆法、高压旋喷注浆法、爆破注浆技术、综合注浆法。

1、压力注浆法

使用压力注浆法可以提高底板的防渗性能，从而减少底板的渗流量，降低含水层的空隙压力，从而达到加固煤层底板，提高底板力学强度，防止底板突水的目的。

压力注浆法可以应用在煤矿的方法具体分为两种，分别是劈裂注浆和渗入注浆。

（1）劈裂注浆

劈裂注浆方法的原理是在大压力的灌浆泵作用下，浆液压力大

于底板的应力和抗压轻度，破坏岩土体结构，扩大地层中已有的裂隙或孔隙，并使浆液填充进去，从而扩大浆液的扩散范围，达到加固工作面底板的目的。

（2）渗入注浆

渗入注浆的原理与劈裂注浆稍有不同，它的注浆压力没有劈裂注浆大，渗入注浆是在不破坏底板结构的情况下，在一定压力作用下，是浆液渗入到底板的孔隙和裂隙中去，使之充满浆液，并在一定程度上对四周的地层结构产生一定的压密作用，是底板注浆区域凝结成为一个整体，从而提高底板的强度，降低其透水性，减少底板突水事故的发生概率。

2、高压旋喷注浆法

高压旋喷注浆法的原理是利用高压水流和高压空气射流切割破坏地层，利用反循环空气排出废渣，再使用高压注浆泵将浆液注入地下切割破坏的空间内，从而达到置换地层、改良加固底板，防止底板突水的目的。

高压旋喷注浆法主要可以分为两大类，旋喷桩法和喷射注浆法。这两种方法均可有效加固底板，降低底板透水性，保障安全生产。

两种注浆法的共同特点是：其钻头都转悠特殊喷嘴，工作时钻头钻进到预定位置后，钻杆向上提升或向下钻进，同时喷嘴同步进行旋转，利用高压水流或者高压气流切削、破坏地层，同时靠气流升力排出泥渣，然后通过高压泵经喷嘴将注浆液喷射进切削出的空间内，填充空洞。或者直接用注浆液当做射流，切割搅拌地层并形

成凝固体，从而改良底板。

高压旋喷注浆法优点在于施工速度快，成本低，使用范围广，要缺点在于它在地下形成的是凝固桩，在桩体直径上不会太大，这点制约了这种方法在煤矿的使用，但其在房屋建设方面优势比较明显，特别是现在施工监测系统的使用，使高压旋喷注浆法更加完善，并将得到更广泛的应用。

3、爆破注浆技术

爆破注浆法是由两家美国公司联合试验成功的，1972年获取专利权。目前该技术在多个国家生产实践中中得到应用。

爆破注浆法的原理是在预注浆区按设计钻孔，然后在孔中布置带有凹槽的定向爆破装置，通过爆破预裂使岩层中产生线性聚能效应而形成裂隙网，最后注入混合浆液以形成隔水帷幕，提高堵水效果。

爆破注浆方法适用于存在孔隙和裂隙，但是它们之间沟通不太好的含水层。使用这种方法的岩层强度要足够（>200×105pa），并且还要有一定的脆性，以便于传递振动波并形成足够密集的人工裂隙网，正是由于人工裂隙网的形成，故而可以减少注浆孔的数量，这也是这种方法的一大优点。另外，这种方法使用范围还是比较广泛的，当地质条件合适时，在竖井、斜、平巷都可以使用爆破注浆施工。施工顺序是从上往下逐段逐孔进行。

4、综合注浆法

综合注浆法自60年代发明至今，经过多年实践改良，已经比较

完善，并在矿井建设中发挥了很大的作用。

经过多年发展，综合注浆法已经形成一整套科学合理的实施步骤，主要包括以下几步：

（1）整理并收集工作区域含水层孔隙、裂隙等参数以及当地已有的地质资料；

（2）根据地质资料计算出每个含水层所需隔水帷幕的尺寸、所需施工的注浆孔数量、注浆孔的位置以及各个注浆孔浆液扩散范围，根据计算结果得到注浆工程设计，并得到所需的注浆量；

（3）在工作区域进行水动力试验，并根据得到的水动力试验资料修正注浆工程施工方案；

（4）使用专用设备，通过定向倾斜钻孔向含水层注浆，同时可进行井筒装备；

（5）进行孔中动水试验，根据含水层渗透系数的变化，检查注浆堵水的质量，判断注浆效果。

经过几十年的应用和改进，综合注浆法有了很大的发展，综合起来有以下几个优点；

（1）堵水效果好，在矿井施工中使用该方法，可有效封堵高压地下涌水；

（2）由于有科学合理的施工工序，注浆方式一般采用上行压入式，大段高、大泵量、高压力一次完成一个孔段的注浆工作，所以该方法施工工期短，预算比较低；

（3）注浆材料性价比高，经过多年实践应用，最终选取了高效