井筒壁后化学注浆在xxx矿回风立井的应用与探索

井筒壁后化学注浆在xxx矿回风立井的应用与探索【摘要】本文介绍了晋煤集团xxx矿回风立井在成井后井筒井壁淋水大，根据这种情况提出了用化学浆液对井筒进行壁后注浆，着重介绍化学注浆工艺。

【关键词】壁后注浆；化学注浆；注浆施工
1 概况
xxx矿回风立井由xxx公司具体承建的，井筒技术特征见表 1
2 地质水文条件
根据井筒所揭露地层实际情况，井筒涌水量地下各含水层，各含水层埋深和用水量见表 2 ：
根据有关地质报告与井检4# 钻孔柱状图，在井筒施工过程中，分别在井深93～132m，227～273m，275～321m，304～334m ，332～367m 等段采用以水泥单液浆为主，水泥与水玻璃为辅的工作面预注浆施工，且在井深23.2～348m段进行过多次不同段高的壁后注浆施工，每次注浆结束后井筒总涌水量明显减少，经过一段时间后，注浆段局部井壁又出现较大面积渗水，即反渗。

针对这种情况，我们会同xxx项目管理处共同商讨，调研，采用中国矿业大学专家的专利，根据井壁淋水点分布情况，在码头门施工完毕后，决定对整个井壁进行整体下行式为主，各分断上行为辅的壁后化学注浆方案的实施。

3 化学注浆工艺
（1）化学注浆工艺流程见图 1 。

（2）浆液材料及配制。

化学注浆采用甲、乙双液浆，其中甲液在井口地面配制，乙液在井下配制。

甲、乙液配比根据浆液可灌性，注浆压力等情况及时调控。

（3）布孔。

分别在第一、第二两个注浆段的上下界面各均匀布两排孔（每排布孔8个），以封堵该段含水层，使其上不去，下不来。

然后再段高范围内视情况布孔进行壁后充填，最终在壁后形成良好堵水帷幕。

（4）注浆压力。

根据《煤矿安全规定》中有关规定，壁后注浆压力比该处静水压力大0.5mpa～1.5mpa。

4 注浆施工
4.1 注浆前的准备工作
4.1.1 天轮平台改装
为配合井筒壁后注浆，需要进行天轮平台改装，把厚来3#、4#模板钢丝绳的天轮间距由原来2.9m改为1.5m，3#、4#模板绳作为注浆期间小吊桶穿过井筒时的稳绳。

4.1.2 马头门底板改装
根据矿井设计，在南、北马头门各施工18m及井底小井施工13m 后，在马头门下10m用m27树脂锚杆在副提下固定一根i20a，钢梁上固定小吊桶两根稳绳，稳绳间距1.5m，小吊桶稳绳固定后，在南、北马头门底板敷设四根φ159无缝钢管，并在其上面用50mm木板铺设平台（面积为8m×3m），木板用扒据固定牢固。

4.1.3 排水系统改装
在马头门施工完毕后，把吊盘上的排水系统移至北马头门内适当位置，2合d100泵换成2合d46泵（扬程要求），在移动排水系统期间，必须采取有效措施防止淹井。

4.1.4 通风系统改装
在马头门施工完毕后，把风桶接至南、北马头门内，防止瓦斯积聚。

4.1.5 供电系统改装
在排水系统改装时，把原来专供排水系统用的两根50mm2动力电缆同时移至北马头门内，把原来吊盘上的一套照明信号电缆也同时移至北马头门内。

在注浆期间，利用中心回转稳绳另行敷设一趟动力照明，信号等电缆供注浆期间吊盘上使用。

4.1.6 供风、供水系统的改装
在吊盘上提供过程中，在供风、供水管路上每隔30米分别安装6、4分的阀门，以作为注浆期间供风与供水使用。

4.2 注浆施工环节
4.2.1 钻注设备
打钻用7655气腿式风钻两部，配长为2m、3m、4m、5m的六角中空圆钢钻杆各两根；注浆选用2台2tgz—60/210型注浆泵。

4.2.2 设备布置及浆液输送
①工作盘：利用吊盘中，下层盘作为工作盘。

施工前，将中、下层吊盘清理干净，主提喇叭口拆除上井，用50mm厚木板将喇叭口及孔口封严。

②注浆机设在工作盘上，拌浆桶、储浆桶及清水桶设在吸浆管路一侧，风钻使用后在工作盘上放平，清水由供水管下放至工作盘储水桶。

③甲液用3m3吊桶（在其底部安设1.5寸阀门）从地面下放，并用软管放入储浆桶内。

4.2.3 注浆作业环节
①根据井壁及其接茬漏水情况，提盘时，从下往上注浆封堵井壁集中出水点，落盘时根据封堵情况进行复注。

②钻孔布设：布孔方式及布孔数量根据现场情况确定，由专人用风钻按照现场技术人员或有经验的注浆工指定的孔位打眼，眼深2～5m。

③孔口管埋设：开孔后，将预先加工好的注浆管马牙扣缠上麻丝，抹上铅油，丝扣端上好管套，用大锤将注浆管砸入孔内，下放孔内不小于500mm，孔口管外露长度为50～100mm，将球阀安装到注浆孔口管的丝头上，注浆前，先做压水试验，球阀与高压混合器接好后，开动注浆泵用清水冲孔，并作耐压试验。

④注浆作业：将吸甲液浆管和吸乙液浆管拧紧上牢并分别放在甲液浆及乙液浆储浆桶内，按照设计好的浆液配比，利用供液阀门调整好流量，可进行注浆工作。

注浆过程中，视压力情况，随时调整浆液浓度。

如井壁跑浆量较大，可采用间歇式注浆，但间歇的时间不宜过长，每个孔注浆结束后，必须用清水冲净注浆管路，吸甲液浆管和吸乙液浆管做好标记，以防混用。

⑤注浆记录：注浆过程中，注浆人员及技术人员应做好详细记录，记录内容包括：注浆日期、开孔数量，孔位，测量水压，注浆水压，浆液浓度，甲、乙液用量等。

4.2.4 注浆结束标准
在达到注浆终压的情况下，注浆孔不再吸浆，且注浆孔内不再涌水，可结束本孔注浆，集中出水点水量不大于0.5m3/h。

全井筒总涌水量小于6m3/h可结束本次全井筒注浆施工。

注浆施工结束后，注浆孔口管的外露部分要割除。

5 化学注浆分析
5.1 注浆施工工艺
根据xxx项目管理处大胆采用新工艺要求，与多次注浆施工经验，在注浆过程中采用单钻单注及双钻双注相结合注浆工艺，使注浆工期大大地缩短，提高了施工效率。

5.2 注浆材料
在回风立井井壁注浆施工过程中，应xxx项目管理处要求，采用了新的注浆材料—脲醛树脂化学浆液与常规注浆材料——水泥、水玻璃相结合的施工方法，取得了较满意的结果。

5.3 注浆过程分析
（1）13.5～180米段：该段岩石主要以泥岩、粉砂岩、细粒砂岩为主，该段井壁漏水量约为10m3/h，采用浅孔顶水对点布孔，根据井壁漏水情况布置注浆孔，由于冷风道底部布置注浆孔，浆液通过裂隙进入冷风道内，致使局部出现少量泡浆现象，并且影响了施
工进度。

（2）180～395米段：该段岩石主要以泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩、中粒砂岩为主，该段井壁漏水量约为55m3/h。

由于高角度裂隙影响，各岩层之间水力联系强，井壁出水点较为集中，在注浆施工时出现串浆与跑浆现象。

因此该段注浆量较大，用时较长。

（3）395～420米段：该段岩石主要以泥岩、粉砂岩、砂质泥岩、细粒砂岩、煤等为主，该段井壁漏水量约为10m3/h，由于集中出水点少，漏水量小，因此注浆量少，用时较短。

（4）注浆效果：在注浆前由xxx项目管理处，监理公司与施工单位实测总漏水量为75.5m3/h，注浆施工结束后，由三方实测井筒总漏水量3.1m3/h，注浆效果完全符合设计要求。

6 化学注浆经济效益分析
（1）工期：采用化学浆液对全井筒进行壁后注浆工期23天，缩短了工期。

为xxx矿井的早日投产，为晋煤集团“十年百亿”，提供了有力的保障。

（2）效果：本次化学注浆取得了很好的效果，为化学注浆这种新工艺推广、应用积累了经验。

（由原来的75.5m3/h用水量变为现在的3.1m3/h）。

（3）效益：这种化学浆液比马利散、马利法马化学浆液的造价低的多。

但比普通水泥——水玻璃浆液的每吨造价稍高一点。

化学浆液与水泥——水玻璃浆液对全井筒壁后注浆对比，其效果明显见表 3
7 应用推广及探索
本次壁后化学注浆在xxx立井井筒中应用效果极好，同时在副斜井井底注浆也得以应用，效果也非常好，随着xxx矿井的不断开拓，它也应用推广到平巷注浆。

化学注浆随着注浆材料不断更新，以其方便、经济、安全、无污染等优点将会逐渐应用于煤矿各种井筒的防治水，矿业的地层加固、中空填充、密闭绝缘和堵截等方面，总之它将会越来越受到青睐。