注浆堵水技术经济规律

井巷工程注浆防治水的技术经济规律——快速、低成本地实现井巷工程注浆防治水目的的规律——夜长坪钼矿井巷工程快速注浆防治水理论初探——多问“应当怎么办？为什么？”张心山2014-11-11一、注浆堵水的多方面要求1、质量可靠性：高度可靠地防止水害安全事故，（合理）可靠地完成其它堵水任务，（合理）可靠地达到（合适的）质量要求。

2、经济性：（合理）低成本地完成堵水任务。

3、总效率：（合理）快速地完成堵水任务，并（合理）最大限度地减少影响时间，提高工程总进度和总效率。

◆合理地确定必需的注浆量和计划注浆量，合理地控制注浆量，同时有利于效率和经济性。

◆质量可靠性、经济性、效率之间经常存在矛盾。

◆过高标准地要求堵水质量及其可靠性，就会增大成本，增加注浆堵水时间，降低平均效率。

◆通过提高凝结速度而提高效率，就会增大成本。

二、需要思考的问题1、怎样用注浆的方法把水堵住？◆把事情做成，把水堵住，是基本要求；把事情做好，快速、低成本地完成注浆、堵水工作和基建工程，才是理想的工作目标。

2、能不能（较大幅度、最大限度地）缩短注浆时间和影响时间？能不能（较大幅度、最大限度地）提高井巷工程总进度？3、能不能（较大幅度、最大限度地）降低注浆成本和工程总成本？4、我矿探水、机械堵水、注浆方面的技术、施工和管理是不是存在需要改进的地方？关键是哪些地方需要改进？应当怎样改进？为什么？5、判断最优方案的标准是什么？探水和注浆工作做得好的标准是什么？为什么？6、应当怎样确定合适的注浆量？确定合适注浆量、制定计划注浆量的标准是什么？7、确定应当终止注浆的标准是什么？煤矿的通用标准是注浆压力达到水压的2倍左右。

我矿应当采用这种标准吗？如果注浆压力不达到计划数值就必须继续注浆吗？如果需要用1000吨水泥，注浆压力才能达到计划数值，就要注1000吨水泥吗？为什么？8、封堵一道裂隙，需要多少水泥？9、要求第一道裂隙上的注浆孔能够封堵第二道裂隙，合理吗？10、爆破前，能不能检查注浆质量？能不能检查注浆量是否足够？11、有没有必要采用煤矿那样的高标准的超前探水工艺和预注浆工艺？什么样的地段应当采用高标准的超前探水工艺和预注浆工艺？为什么？12、我矿应当采用什么样的注浆工艺、探水工艺和机械堵水工艺？应当采用什么样的注浆参数？为什么？13、正常注浆期间，是应当加水玻璃，还是不应当加水玻璃？应当怎样确定水玻璃用量？应当怎样确定配合比？为什么？14、双液注浆时，水应当全部加在水泥浆中吗？在水玻璃中适当地加些水，是不是更合适？怎样操作，才合适？为什么？三、注浆堵水的原理1、纯水泥浆和水泥水玻璃双液浆都具有较快速地凝结的能力。

2、如果水玻璃较多，水泥与水玻璃混合后形成的水泥水玻璃双液浆就会很快凝结。

3、1:1水灰比的普通水泥浆可注入厚度（缝宽）为0.48mm的裂隙。

4、合适的注浆材料充填裂隙、通道和空洞后，只要不被水冲走，就会逐渐达到需要的堵水能力。

四、注浆堵水的基本任务1、合格地充填并凝结一定范围内的导水裂隙、通道和空洞，注浆充填材料及时达到需要的堵水能力和强度。

2、钻孔时和爆破后，主要导水构造不会被水压穿，涌水量控制在许可范围之内。

3、把高压水和有积水、有泥浆的大型空洞隔离在安全距离之外，确保爆破后，围岩和支护不会被水、泥浆和其它松散物质压垮，造成透水事故和其它地质灾害。

五、水泥浆和水泥水玻璃的凝结速度特点和强度特点。

相关经济规律和工程管理规律。

1、凝结速度（与配合比关系）表。

3、注浆充填材料的粘度、（抗剪切）强度和粘结力能够强烈地影响堵水能力。

4、凝结速度能够强烈地影响形成必要堵水能力需要的时间和注浆后的养护时间，强烈地影响注浆之后特定时刻的强度、粘结力和堵水能力。

5、纯水泥浆时，加水量和水灰比是影响凝结速度、强度、粘结力和堵水能力的关键因素。

加水量越多，水灰比就越大，凝结速度就越慢，强度、粘结力和堵水能力就越差，形成必要堵水能力需要的时间和注浆后的养护时间就会越长。

6、双液注浆时，水灰比、水玻璃与水泥浆的体积比、水玻璃与水泥的重量比与凝结速度之间不存在机械的数量关系。

水灰比、水玻璃与水泥浆的体积比、水玻璃浓度会通过影响水玻璃和水泥的配合比、注浆液的总含水量而影响凝结速度、强度和堵水能力。

7、双液注浆时，水泥浆和水玻璃中的总水量、干燥水玻璃与水泥的重量比（标准浓度水玻璃与水泥的重量比）决定着凝结速度、强度、粘结力和堵水能力。

8、双液注浆时，只要水量在适当范围，强度符合要求，水量对凝结速度影响不大，凝结速度几乎完全决定于水玻璃和水泥的配合比。

总水量对终凝后的强度、粘结力和堵水能力有强烈影响力，水量越多，越不利。

9、凝结速度还与水泥性能、水玻璃浓度、水玻璃性能、水玻璃质量有关。

双液注浆前，应当用化验和凝结性能实验的方法对水泥和水玻璃的快速凝结性能进行检查。

10、要充分掌握所用的水泥和水玻璃的配合比与凝结速度和强度之间的规律，并实施有效、准确的控制。

否则，就会：正常注浆时，成本过高、养护时间过长，影响工程进度，效率过低；间歇注浆时，导致堵管、注浆量达不到计划要求、堵水效果达不到要求；无法封堵外露的裂隙和止浆墙缝隙。

11、水玻璃很贵，价格是水泥的两倍左右。

预注浆时，过高要求凝结速度，就会增加成本。

12、即使要求最快的凝结速度、最高的强度，也不需要加很多的水玻璃。

40玻美度水玻璃用量应当为水泥重量的25%左右，标准浓度水玻璃与水泥浆的体积比为13%左右。

水玻璃用量过多，就会增加成本，却并不会增加凝结速度和强度。

13、要求大幅度减少养护时间、提高巷道进度时，应当采用中等快速凝结的配合比，40玻美度水玻璃用量应当为水泥重量的6%～22%左右，单位注浆液材料成本平均比纯水泥浆高5%～25%左右。

14、注浆过程中，应当逐步提高水玻璃用量，从而达到逐步提高凝结速度，进而使在巷道附近、不同时间注入的材料同时达到需要的强度和堵水能力，并良好地控制成本。

15、注浆时在水玻璃中适当增加水量，同时减少水泥浆中的用水量，是准确地控制配合比、凝结速度、强度和堵水能力的好方法，也是降低水玻璃用量、降低注浆成本、提高注浆效率的好方法。

16、注浆量决定水泥和水玻璃的总用量。

只要配合比控制良好，注浆量是决定注浆总成本的关键因素，水玻璃用量是影响注浆总成本的次要因素。

应当科学地分析和确定堵水需要的注浆量，并实施有效的控制。

17、预注浆时，适当地要求凝结速度和强度，适当地要求多加水，适当地确定配合比，并实施有效控制，才能同时良好地兼顾工程总效率和总成本的需要。

18、浅孔预注浆、工期要求紧的时候，可以要求较快的凝结速度。

深孔预注浆时，可以要求较慢的凝结速度，从而最大限度地降低成本。

19、要科学、准确地确定水泥浆的加水量、水玻璃中的加水量、水泥浆和水玻璃中的总水量、水玻璃与水泥浆的体积比，并实施有效的控制，进行准确的标定和检查分析。

20、在注浆过程中，应当经常对实际凝结性能进行检查，及时调整配合比。

21、在注浆过程中，应当留取实际注浆液的样品，检查实际的凝结性能和堵水能力，科学地判断合适的养护时间，最大限度地减少不必要的养护时间。

22、堵漏注浆时，裸巷注浆前期，应当采用最高标准的凝结速度和强度，既会提高效率，也能够降低总成本。

效率是决定总成本的关键因素，单位注浆液的成本对总成本影响极小。

既能够最大限度地提高效率又能够最大限度地降低成本的方法是，最大限度地减少水量，并让水玻璃用量略微超过最快速凝结时的下限比例，即水玻璃与水泥的重量比略微超过30%左右。

必要时还可以采用间歇式注浆方式，但是要恰当地控制停顿时间，要充分地掌握停顿时间与强度之间的关系，否则就会堵管。

23、对巷道附近，可要求较高强度，少加水。

横向裂隙时，注浆中后期应当少加水。

24、对巷道远处，可适当降低强度要求，适当地多加水。

横向裂隙时，注浆前期适当地多加水。

25、只有准确地了解地质构造、裂隙情况，才能恰当地确定配合比，最大限度地降低成本。

六、不加水玻璃时，如果压力不上来，就继续注浆。

这合理吗？1、升压的好处：高质量地充填应当充填范围内的与注浆孔联通顺畅、距离较近的裂隙和空洞，可靠地控制涌水量，保障安全。

这是因为：1)如果注浆压力没有达到一定程度，巷道附近与注浆孔联通顺畅的地方可能出现充满高压水的导水裂隙，爆破后仍然会出现较大的涌水。

2)注浆液优先往阻力小、压力低的地方跑，而不会优先往近的地方跑。

升压之后，注浆液就可能往近的地方跑（如果相联通）。

2、纯水泥浆注浆的现象1)如果用纯水泥浆，注浆液可以跑到几公里之外。

2)2006年，在某矿山，掘进工作面一个直径40mm钻孔连续注浆三个多月，耗用水泥近万吨，耗费资金数百万元，注浆压力也不上来，并宣告注浆失败。

3)在夜长坪钼矿，多次出现注浆耗用水泥200吨左右，注浆压力也不上来。

也就是说，如果采用纯水泥浆连续注浆方案，要耗用水泥200吨以上甚至千吨以上，耗费资金上十万元、五十万元甚至更多，才能让注浆压力上来。

3、升压的缺点：不少注浆液可能会跑到不必充填的地方，浪费金钱和时间；容易损害注浆设备。

◆应对措施：1)科学地确定必需充填的裂隙范围、裂隙容积和计划注浆量，最大限度地减少不必要的注浆量，并实施有效控制。

2)控制高压状态下的注浆持续时间。

3)控制最大压力。

4、升压的措施1)继续连续注浆，加大注浆量。

（缺点：注浆液跑到不必充填的地方，浪费材料、金钱和时间。

）2)添加水玻璃，采用快速凝结的配合比。

（缺点：单位注浆液成本较高）3)间歇式注浆，及时、适当地停顿，让注浆液凝结，增加注浆液阻力和抗水压能力。

◆优点：材料成本低。

缺点：窝工，影响工程进度。

4)适当快速凝结的配合比+间歇式注浆。

5、应当以最低的成本、合适的注浆措施和探水措施，快速地实现井巷工程的防治水目的，从而同时高质量地实现公司整个基建工程的安全、进度、质量、成本和投资等等多项工作目标。

6、应当“需要注多少就注多少”，而不能“能够注入多少就注多少”。

7、既应当要求注浆压力达到一定数值，也应当科学地确定合理的注浆量，并实施有效控制，而不能无原则、不计成本、不计时间地盲目地继续注浆。

8、既想升压，又想良好控制注浆工程量和成本的措施1)进度要求不高时，采用“慢速凝结的纯水泥浆+长时间的间歇式注浆”。

2)进度要求较高时，采用“使用少量水玻璃的较快速凝结的水泥水玻璃双液浆+较长时间的间歇式注浆”。

3)进度要求很高时，采用“使用较多水玻璃的快速凝结的水泥水玻璃双液浆+较短时间的间歇式注浆”。

◆困难：时间和凝结速度掌控不好，会出现堵管问题，甚至无法用原来的注浆孔继续注浆。

◆对策：充分掌握配合比影响凝结速度和强度的规律；控制好配合比；用现场实验进行辅助控制。

七、必须充填并凝结的裂隙有多少容积？◆必须充填并凝结的裂隙的容积，是科学确定注浆工程量的核心基础。