浅析地表注浆技术在井下采矿堵水工程中的应用
时间：2022-10-01 02:56:35
【前言】浅析地表注浆技术在井下采矿堵水工程中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。在矿井施工中，提前做好井筒涌水的预防工作，能够有效的提高工作效率、缩短施工工期、提高工程质量。所以堵水技术应用与研究一直是矿井施工中倍受关注的话题。随着堵水技术的不断发展和广泛应用，在实际矿井施工当中取得了良好的成果，而当前比较成熟的还是地表注浆技...
摘要：在矿井中立井井筒是主要的出入口，包括在生产期间运送煤炭和矸石、运送设备和原材料、人员出入，还是通风和排水的关键通道，所以，立井井筒是矿井施工中的重中之重。在施工中，有很多原因给立井施工带来影响，最主要的原因还是井筒的涌水。井筒涌水会直接影响工程的施工进度和工程质量，给国家和人民生命、财产安全带来严重的危害。
Abstract: in the mine shaft in borehole is the main entrances, including coal and gangue transport during the production, transport equipment and raw materials, personnel in and out, or ventilation and drainage of the key channel, so, the vertical shaft transformation in the construction of the mine shaft is most important. In construction, have a lot of reason to affect vertical shaft construction, the main reason or the problems of the water gushing. Water gushing wellbore will directly influence the construction progress of engineering and engineering quality, to the state and the people's life and property safety of serious harm.
Keywords: surface grouting; Stopping water engineering; application
中图分类号： TD74 文献标识码： A 文章编号：
在矿井施工中，提前做好井筒涌水的预防工作，能够有效的提高工作效率、缩短施工工期、提高工程质量。所以堵水技术应用与研究一直是矿井施工中倍受关注的话题。随着堵水技术的不断发展和广泛应用，在实际矿井施工当中取得了良好的成果，而当前比较成熟的还是地表注浆技术。
一、地表注浆技术的应用
在矿井修建过程中井筒难免会穿过裂隙含水层。这往往不外乎以下几种情况：一是较厚裂隙含水层；二是含水层厚度小但层数多并和不透水层交错；三是大的断层结构。这些情况发生涌水都会给井筒的施工带来严重的影响。为了减少危害，我们常用的方法就是地表注浆。在施工中，一般当预计涌水量超过100m3/h时就应当采取地表注浆方案。
地表注浆技术以其工艺简单、操作方便等诸多优点被广泛应用。地表注浆工作场所在地面，方便施工，钻孔和注浆都在井筒开始前进行，对工程没有一点影响。可以使用大型钻机施工，提高工作效率，加大注浆孔的孔径，提高注浆效果。减少了修筑水垫和预留保护岩柱环节，从而避免水垫跑浆的危险。
注浆孔的设置
注浆孔的设置和数量关系到注浆的质量及工程的质量，还要考虑施工方便、降低成本。
注浆孔的设置依据
根据《矿山井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-79）的规定，地表注浆孔的设置应该在等距离同心圆上排列，井筒荒径应小于1.5米。注浆孔的设置的地方要依据地层主裂缝的方向确定，避免重复和遗漏的发生。
注浆孔数量
在确定注浆孔数量之前要对受注层的裂缝特征进行分析研究，找出其发育规律，以确定孔的间隔，计算出注浆孔的数量。根据《矿山井巷工程施工及验收规范》的规定，注浆孔的数量以3～6个为宜。这一规定只适用于水平节理发育的地层，而且适合取最大值，当遇到高角度裂隙发育，而侧向裂隙不发育的地层来说就不合适了。
在一般情况下，当井筒的掘凿直径大于6m，预测涌水量为100m3/h时，注浆孔大约5~10个为宜，如井筒掘凿直径为5~6m，预测的涌水量小于100m3/h时，注浆孔的个数以6~8个为宜，特殊情况下，注浆孔个数可适当增减。总之，在一般情况下，井筒掘凿直径为5~8m，水文地质和岩层赋存无较大变化时，注浆孔的个数选6~12个比较合适。注浆钻孔的布置形式较多，常见的有以下几种形式，如图1所示：
图1(a)为井筒外双环布置，内外环间距一般为0.5~0.6m，内、外环的钻孔要构成平面等腰三角形为宜。
图1(b)为井筒内单环布置，孔心距封掘凿井壁一般0.2~0.3m为宜。这种布置形式将给掘进带来困难，因为注浆管在井筒内不好处理，特别是固结管的处理难度较大，但它能增加掘凿井壁岩层的坚固性和稳定性。
图l注浆钻孔布置图
图1(c)是井外单环布置，是最常见的布置形式，其封水效果较好，封水面积大，对井筒掘凿不受影响。
图1(d)是注浆孔沿岩层倾斜的上方布置的方式，从理论上讲完全可以截住井筒上方的涌水，但由于地质构造复杂，岩层中所含的水不能全部按水平或沿着岩层的倾斜方向流动，而是裂隙互相沟通、水流互相补给的，所以这种形式是比较少见的。
注浆孔至井筒掘凿荒径的距离(A)一般取0.5~1.lm，A值的大小与注浆孔的深度有关，当深度小于200m，钻孔水平偏差控制在允许范围内时，A值可取小一些，反之A值就大些。注浆孔间距(L)一般1.5一4.0m，要根据钻孔水平偏差及岩石裂隙的发育程度而定。
三、注浆压力的选择
注浆压力(注浆初始压力、注浆终止压力和注浆过程中的压力变化)是浆流流动、充塞、压实脱水的动力。浆液流动阻力的大小，与静水压力、岩石裂隙的粗糙程度、过流断面和浆液的浓度等有关，正常情况下，注浆压力与浆液扩散距离成正比。
在施工过程中，注浆压力常出现以下三种情况；一是注浆压力在一定时间内保持稳定，不增加也不降低；二是注浆压力随着时间的增长逐渐升高；三是随着时间的增长，压力升高到一定值之后，压力逐渐或突然下降。上述三种情况，反映了岩石裂隙吸浆的三种状态，即浆液均匀扩散状态、充塞与压实脱水状态、浆液大量流失状态。但也有时随时间的增长，注浆压力时而升高，时而下降，这种状态说明注浆压力与浆液浓度不相适应，造成岩石裂隙时而堵塞时而畅通，这时就必须调整浆液浓度和注浆压力。
在注浆过程中，注浆压力的控制方法不同，一般可分为衡压、低压、高压、或逐渐升高压力的注浆方法。衡压注浆法的实质（如图2）就是采用比较高的初压，将较稀的浆液迅速图2衡压注浆法
Ⅰ一浆液快速扩散段；Ⅱ一浆液充塞沉析段；Ⅲ一浆液压实脱水段。
压入岩石缝隙中去，流散距离可达5~7m，从而打开浆液扩散的通路，过30~40min之后，加大浆液浓度，降低注浆压力，当接近结束时，逐渐提高注浆压力，使浆液压实脱水，达到尽图3升压注浆法
Ⅰ一浆液缓慢扩散段；Ⅱ一浆液继续扩散、充塞、沉析段；Ⅲ一压实、脱水、结合段。
快结石的目的。升压注浆法(图3)是随着时间增长，注浆压力不断提高直至达到注浆终压，而随着注浆压力的提高，浆液浓度也相应提高，直至达到终止浓度，但升高注浆压力时，要图4高压注浆法
