帷幕注浆法堵水实例

摘要：煤矿巷道及峒室等围岩出水不但影响其使用寿命，而且更易造成透水、穿仓等重大事故，严重影响了煤矿安全生产。姚桥煤矿针对煤仓仓壁出水现状进行了注浆堵水工作，取得了很好的效果。文章通过该矿在8＃煤下运皮带机头煤仓注浆堵水实践情况，对注浆方案进行选择和优化，确定帷幕注浆方式、注浆压力、结束标准，注浆材料，帷幕厚度及防渗标准，并对特殊孔段注浆工艺、钻孔方法、防渗效果检查等重要问题作了详细的论述，针对施工巷道峒室等及时堵水处理方法进行阐述，为类似堵水施工提供技术参考。

关键词：帷幕注浆法；堵水；破壁注浆；注浆参数

中图分类号：TD265　文献标识码：A　文章编号：1009－2374(2011)25－0082－03

一、工程概况

(一)概述

8＃煤下运皮带机头煤仓煤仓深度约22m，净Φ5.0m，掘Φ5.6m；上锁口深度约1.5m，下锁口深度4.35m；容煤量约390立方米。刷大时仓壁南侧距上口2.5m处出水，后经浇筑混凝土仍未得到有效抑止，煤仓竣工后经现场检查发现：距离上口3～4m处南侧仓壁有3处明显淋水点，北侧仓壁局部也有渗水现象，煤仓综合涌水量约为14m3／h。

煤仓上口底板岩性为8＃煤(层厚1m)及砂质泥岩构成。煤仓周围底板结构松散，渗水性较好。

(二)出水原因分析

经分析认为：

1.煤仓上口南侧淋水是新东四皮带上山水沿松散底板岩层渗入；

2.煤仓北侧低洼积水是导致仓内北侧渗水的主要原因；

3.岩层裂隙水渗流也造成煤仓出水量进一步加大。

二、注浆堵水方案的确定

(一)帷幕注浆

在立井周围不影响正常生产的适当位置布置注浆孔，从地面(或底板)打钻孔向岩层注入一定数量的浆液，切断裂隙通道，达到堵水目的。

帷幕注浆堵水工艺简化，与立井生产互不干扰，但是技术要求较高，钻孔必须穿过岩层裂隙方可实施有效注浆，并且堵水帷幕受到布孔空间及钻孔深度的影响。

(二)破壁注浆

通过建立立井临时提升系统，搭设施工吊盘，进行破壁注浆，对出水点直接封堵。

(三)方案的确定及优化

根据地质资料分析和现场勘察，本次堵水注浆施工预计注浆量较少，为达到经济、快速的治水效果，采用“帷幕注浆(c－s)”堵水工艺。

三、注浆参数设计及施工工艺

(一)注浆材料

材料选择：水泥选择425＃普通硅酸盐水泥(袋装)作为主要注浆浆液，水玻璃选用模数为2.8～3.2，浓度40Be’。

(二)注浆孔的布置

依据注浆理论和现场勘查，注浆段为皮带大巷底板，岩体结构松散，裂隙透水性较好，采用循环套孔，对称跳注方式进行布孔。浆液扩散半径取1.5～2m，为达到各孔进浆量比较均衡的效果，帷幕注浆孔单孔垂深5m，施工注浆孔8个。注浆孔布设情况详见图1：

(三)注浆压力

准确的注浆压力严格结合钻孔试压成果以及仓壁强度验算，确切计算反压力，达到适位适量注入。根据套孔深度不同按3～6MPa控制。

(四)预计注浆量

根据单孔浆液注入量公式Q＝AπR2HnB／m

注浆堵水工程预计需要：水泥约2t，水玻璃300kg。

(五)压水试验

在每次注浆前后均应进行压水试验。

注浆前的压水试验可以冲洗钻孔、检查注浆效果、测定地层吸水率和透水性能等，为泵压、泵量和浆液配比选择的确定提供可靠依据。

四、施工工艺

(一)注浆站的建立

距离煤仓上口外沿2米处建立注浆站，主要设备有2TGZ60／210型双液调速高压注浆泵1台，搅拌机1台和蓄水桶和蓄浆桶等，站内敷设供电、供水及压风等管路各一趟。

(二)施工工艺

具体工艺流程如下：

清理浮矸至实底一风锤造孔(孔径Φ43mm，孔垂深1.5m)安装孔口管(孔口管进入底板部分不小于1.0m)安设高压阀门(1.5寸)注浆浇铸孔口管(待凝12h)用Φ28钎头从阀门内钻孔(孔垂深3m)关闭阀门并连接好注浆设施打开阀门开启注浆泵压水注入水泥浆双液浆封孔关闭阀门换孔。

(三)主要技术要求

1.浆液配制。

(1)顺序及搅拌时间：清水水泥(＞2min)添加剂(＞3min)。

(2)每罐加料数量：按相应的配比和每罐方量计算各种材料用量，可参考浆液配比分级表。

(3)浆液配制完毕后，必须在2h之内用完，超过2h的浆料不得使用于注浆工程。

2.管路连接、套管固结效果的检查。

(1)注浆管路连接试压检查：将注浆管路终端(即靠近孔口端)堵死，注浆泵泵清水，压力由最小逐步加大到6MPa，管路不漏、不渗时，说明管路连接效果良好。

(2)孔口管固结效果的检查：在封闭浆固结套管后，将孔内冲洗干净，经不少于12h的初凝后，注浆试压，大于6MPa为合格。

3.注前压水试验。

(1)在证实管路连接、孔口管固结效果良好的前提下，可作注前压水试验。

(2)注水压力加大到比该注浆段的最大设计注浆压力多1～2MPa，流量也相应由小变大，直到流量达到最大。

(3)随时观察孔口及管路是否有漏水情况，发现漏水，必须立即停注，待解决后再进行压水试验。

(4)保持以上压力和流量，并稳定10min以上，同时每5min记录一次压力和流量。

(5)当压力或流量变化很大时，应查明原因，重新开始。

4.注浆参数的调整。

(1)做完压水试验后，计算该孔段的吸水量、地层渗透系数等，获取相关资料后即可进入注浆工序。

(2)注浆开始时，应该首先使用稀浆、低压，随时记录好压力、浓度、流量的变化，必要时计算地层吸浆量，然后据实对注浆参数进行逐级调整，必要时可考虑更换成瑞米加固浆液。

(3)调整原则如下：

采用固定压力和浓度的浆液灌注30min后，若孔口压力变化微弱而吸浆量逐渐减少，或吸浆量基本不变而孔口压力缓慢上升，则说明注浆压力、浆液浓度等较合适，不宜更改参数。

采用固定压力和浓度的浆液灌注30min后，若孔口压力逐渐上升且吸浆量逐渐减少，甚至孔口压力急剧上升或吸浆量减少很多，而非钻孔或管路问题，说明浆液浓度偏高，应及时调稀一级。反之，应加大注浆压力，并提高浆液级配。

前三级的浆液浓度灌注时，若分别持续15min，孔内吸浆量较小(

(4)稀浆液注量宜为取单孔注浆量的30％。

5.注浆结束标准。对于注浆堵水工艺本身，应以涌水量作为注浆结束的标准，保证煤仓内无明显出水点，且综合涌水量≤0.5m3。

五、结论及建议

矿巷、峒室等在掘进过程中出现明水点，若能及时采取堵水措施，在其掘进后喷射混凝土之前的有利时机，视围岩裂隙及其渗漏水的不同情况采用导水法或注浆法等不同引排手段对围岩渗漏水进行及时处理，不但工艺简单、效果明显，更能保证混凝土喷射施工质量。

一般情况下，围岩渗漏水的处理方法可采用如下方式：

1.直喷法。当坚硬岩石渗水很小，渗水压力亦不大时，可在木楔前段先缠上麻皮用大锤砸入后直接往围岩上喷射混凝土。

2.导水法。当围岩渗水较大时，可先采用导水法排水，然后再喷射混凝土。为提高喷射混凝土的防水性能，通常采取以下方法进行排水处理：

(1)弹簧管法排水：该工艺适用于在裂隙水成线型分布的地段。弹簧管制作时，首先用12～14号镀锌铁丝绕成弹簧，直径应视裂隙水量的大小确定。弹簧圈外包塑料布或玻璃布，塑料布外再用铁窗纱保护，将弹簧用14～20号铝丝固定在裂隙处形成导水管。弹簧两侧用速凝水泥砂浆封闭后喷射混凝土。

(2)半圆排水法排水：对裂隙水量较大，且岩壁比较平整的部位。将薄铁皮做成半圆形，固定在岩壁裂隙处，两侧用速凝水泥砂浆封闭。

(3)钻孔引流排水：当围岩有明显渗漏点时，先在漏水处钻孔或凿槽，将漏水集中引流，然后用速凝止水材料封闭，插入导管，将水集中导出。

(4)边喷边排法：在喷射混凝土的同时，用速凝材料将橡皮管固定在岩壁上，然后一边喷射混凝土一边抽去橡皮管，这样喷射混凝土与岩壁问形成渗水通道，可使裂隙水从渗水道中排出。

(5)玻璃棉引水带法：大面积片状渗漏水时，可采用玻璃棉做成引水带，贴在岩壁的渗漏处，将水引至侧墙的排水沟。

上述几种导水方法的使用不但受现场条件影响，其本身也存在一定缺陷，譬如凿槽费工时长期抗渗性差等，只能作为施工中的临时导水措施，并不能起到长期效果。

注浆堵水是防控井巷水害的最有效方式，但由于工艺较为复杂，技术难点多，且不易控制，往往事倍功半，达不到预期堵水效果，笔者通过注浆堵水工程实例对工艺及其技术要求等的具体阐述，希望对煤矿水害治理起到借鉴作用。