核桃峪煤矿副立井施工中注浆堵水工程实践

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1、核桃峪煤矿副立井施工中注浆堵水工程实践核桃峪煤矿副立井井筒净直径大，在掘砌至80米时井壁出现涌水。由于涌水量很大、井壁质量差，采用传统的水泥、水玻璃浅孔注浆、中深孔注浆均不可行。经研究，该矿采用高分子聚合物注浆堵水为主，水泥一水玻璃浆液注浆堵水为辅的治理措施，取得了很好的效果。关键词：副立井施工；高分子聚合物注浆堵水；施工1.工程背景　　华能甘肃能源开发有限公司核桃峪矿区位于正宁县南部，地理坐标范围为东经107°58’05”～108°07’00”，北纬35°14’30”一35°22’30”。东西长约15．429km，南北

2、宽约12．399km。面积191．30km2，煤炭资源量2116．09Mt。　　核桃峪煤矿副立井井筒净直径大，为7．0米，井筒在掘砌至80米时井壁出现涌水。副立井是永久工程，同时承担着回风任务，工程质量必须保证。但是，施工过程中由于涌水量过大，井壁质量较差，井壁质量差又造成壁后注浆不能取得理想效果，如此恶性循环，施工进行得异常艰难。井壁涌水量为84m3／h，淋水主要集中在井深120一142m段。井壁涌水问题如得不到及时治理，就有可能造成井壁坍塌、井筒扭曲变形等，这将严重威胁矿井安全。　　2.注浆堵水方法分析　　由于涌水量

3、很大、井壁质量差，采用传统的水泥、水玻璃浅孔注浆已经不可行。而水泥、水玻璃中深孔(2．0一3．0m)注浆存在以下问题：①由于该段井壁质量较差，单纯采用水泥一水玻璃浆液容易产生多处漏浆，注浆效果难以保证。②前期的水泥浆使裂隙的渗透性降低，如继续采用传统的颗粒性注浆材料，则水泥浆液不易渗透到微裂隙内，不容易达到良好的治水效果。③由于围岩破碎，塌孔严重，不易成孔，且经常出现夹钻现象，给造孔、安装注浆管等带来很多困难。④低压注浆可实现注浆锚杆加固井壁及围岩，但无法实现浆液扩散治水；高压注浆需要固管，且注浆压力又不能作用在井壁上。

4、因此要求止浆塞和固管位置尽可能远离井壁。这样注浆管的安装也很困难，且浆液扩散远离井壁可以加同围岩，但对井壁的加固效果不明显。　　为解决矿回风立井涌水较大问题，工程技术人员认真查阅了国内外大量有关技术资料，经过调研，提出了采用目前国内外较为先进的新技术、新工艺——高分子聚合物注浆堵水。高分子聚合物具有较强的粘合力和较高的渗透性，抵抗岩层变形能力强，在压力作用下可渗透到微裂隙中，遇水凝固，形成致密的隔水层，从而起到堵水作用。该材料以其良好的堵水性能在防治水方面得到了广泛应用。　　3.施工过程　　该出水段主要为砂岩裂隙涌水，曾

5、进行过水泥、水玻璃注浆。目前特征：形成分散式淋水，水泥注浆使得连通性本来就差的裂隙不规则分割，裂隙的连续性被破坏。此次注浆加固堵水需要解决的问题主要有2个：①加固井壁和围岩，提高井筒的服务年限；②封堵井壁淋水，降低矿井排水费用及水处理费用。　　此次注浆拟采用以高分子聚合物浆液为主、水泥一水玻璃浆液为辅、多点分层注浆技术。在井壁800mm范围内，低压注射化学浆，形成致密的加固层，达到80％的堵水率要求；而后，打2m深的锚注钻孔并注水泥浆，堵水率达到90％，并起到加固深部围岩的作用。井筒注浆孔布置如图l所示。　　　　该出水段

6、井壁淋水量大且井壁施工质量差，为更好地达到注浆堵水效果，在施工过程中分2个阶段进行。第l阶段，采用化学注浆堵水，将井壁0．8m以内深度较大的出水点进行封堵，较大的出水点被封堵以后，会暴露出其他的小型出水点，然后对小型出水点进行封堵，之后再对井壁800mm范围内自下而上低压注射化学浆，形成致密的加固层，争取达到控制井壁出水量的要求，当达到或接近预期效果时，停止化学注浆；第2阶段，打深部钻孔进行深部围岩加固注浆。　　因为水泥注浆已将出水裂隙不规则分割，裂隙的连续性被破坏，在进行二次注浆时，浆液的渗透性受到影响，这样就必须多点

7、布置注浆管，多点注浆。井壁表层裂隙发育，注浆压力高时容易跑浆，因此扩散半径不宜过大。故确定化学注浆孔间排距均为lm，深O．8m；水泥注浆孔间排距均为lm，深2．0m，孔径均为42mm，施工时视注浆效果而定。化学注浆3d，120一142m处共4处出水量在12一15m3／h的出水点被封堵，水量由原来的84m3／h下降为62m3／h，效果明显。随着注浆面积的增大，出水量逐步降至5lm3／h，但水位逐步上升，上部井壁出水。按第l阶段施工方案对井壁800mm范围内自下而上低压注射化学浆，形成致密的加固层。第l阶段结束后，采取对井壁

8、打2m锚注钻孔注水泥浆的措施加固深部围岩。　　4.堵水效果　　按照施工方案，化学注浆后，效果明显。井壁自下而上形成致密的加固层，涌水量下降至19m3／h，达到理想效果。第2阶段进行深部加固，涌水量下降至14m3／h，堵水效果不太理想。注浆前与注浆后涌水量相比较，水量减小70m3／h，涌水量下降明显。以此计算，每年可节