浅谈地面注浆堵水技术及应用研究

摘要：我国煤矿在开采和建设中会遇到涌水问题，往往会带来极大的危害，严重影响矿井工程进度、质量甚至矿工的人身安全。针对此种情况，注浆堵水往往成为人们解决问题的主要手段之一。目前地面注浆技术在煤矿防治水中已得到广泛应用。本文针对地面注浆堵水技术进行了概述，然后对地面注浆技术的工艺流程进行了介绍。并在最后提出了地面注浆技术的不足与预防。

关键字：地面注浆、注浆工艺、应用研究

中图分类号： TD743 文献标识码： A 文章编号：

随着矿井向深部发展，水文地质条件日趋复杂，水患已成为严重威胁煤矿生产安全的因素。目前，国内外煤矿建井工程施工中，水文地质条件复杂、底板裂隙发育、受煤层底板承压水威胁的矿井，采用地面注浆堵水的较多并且收到了不错的效果。

1、地面注浆堵水技术

地面注浆，顾名思义，是指通过地面钻孔，向目的层注浆，从而预防或者治理矿井突水一种技术。地面注浆具有不占建井工期，注浆工艺简单等优点，但是存在钻探工程量大，工期长，浆液损失严重，成本高，特别是注浆盲目性大等不足。

2、地面注浆堵水准备工作

地面注浆堵水的准备工作包括注浆孔的孔位布置、注浆站的建立、注浆材料的选择和准备等。

注浆站的建立要考虑注浆管路以及一些不可改变的外力因素。要最优化选择建立注浆站方案。注浆材料一般选用普通的硅酸盐水泥和一些速凝剂。在矿区，由于石灰岩的裂隙比较大，一般选用普通硅酸盐水泥或者膨胀水泥作为注浆的主要材料，再加入一些骨料和速凝剂等。要保证浆液在目的层中的一点范围内迅速扩散和凝固。

3、工艺流程

1、注浆孔的布置

注浆孔的布置原则：在位置上要根据工作面的地质条件、水文地质条件，突水点层位位置、地面建筑分布等条件，经过技术对比和优化确定孔位。在数量上要务必以最少工程量，达到最佳堵水目的为原则来确定孔位。

2、钻孔设计及施工

依据矿区地层情况和在满足注浆条件、注浆材料的前提下，合理设计钻孔结构。务必使钻孔在注浆结束前，保证注浆孔的稳定和通畅。

在注浆孔施工时应对注浆层位进行取芯钻进，并对岩心的裂隙进行详细记录，在钻孔下完套管后，必须进行耐压试验。在注浆孔成孔后要进行冲洗和压力试验。

3、注浆系统的建立

根据灌注材料的性质不同，可分为注骨料系统、填料系统和注浆系统。

①注骨料系统

工艺流程图如下：

②灌注材料

以2～4mm石子为主要骨料，吸水量足够大时注入一定量的瓜子石或粗砂。

在注入骨料时水、骨（体积）比5：1～10：1；射流泵能力60～80m3/h；灌注能力5～10 m3/h。

③注浆系统

（A） 注浆系统流程

本次注浆采用散装水泥、一次射流造浆、二次搅拌连续性注浆系统。该系统不仅可以减轻工人的劳动强度，而且可以满足连续注浆的需要。工艺流程见图。

（B） 注浆材料以单液水泥为主。采用425号普通硅酸盐水泥，加入适量的三乙醇胺及水玻璃。

（C） 技术参数：三乙醇胺（按水泥重量）0.05‰；食盐（按水泥重量）0.05‰；水灰（重量）比0.5：1.1～2:1；造浆能力15～20 m3/h, 水玻璃（按水泥重量）0.05～2%。

4、相关参数确定及注浆类型

在钻孔施工到注浆层位时，要根据注水试验所测定的单位吸水量确定注浆材料的种类。注浆前要再现场做配比试验，选择使用的材料配比。

按下述原则选定浆液类别和配方：

注前压水测得的单位吸水率小于1L/（min﹒m）的注浆段，一般可以采用水灰重量比为0.6：1～1：1的单液水泥浆，其性能除了随配比发生有规律的变化外，还主要决定于水泥的标号和水泥自身的特性。

注前压水测得的单位吸水率为1～3L/（min﹒m）的注浆段，一般可采用由不同配比的单液水泥浆，加适量三乙醇胺、食盐等附加剂配制的速凝早强水泥浆。

单位吸水率为3～10L/（min﹒m）的注浆段，一般可采用由不同水灰比的单液水泥浆为主，加一定百分比的水玻璃（36～40Be）配制的稠化水泥浆。

单位吸水率为10～15L/（min﹒m）的注浆段，一般可采用由不同配比的单液水泥浆与体积比为3：1～15:1的砂，以水泥浆与砂孔口混合形成的水泥砂浆。

单位吸水率为16～20L/（min﹒m）的注浆段，普通的水泥砂浆已很难收到成效，需要先注骨料（由小径到大经）待把单位吸水率降下来之后再行注浆。

当q＜10～20 L/（min﹒m）时，即可进入注浆阶段。

5、注浆

通过地面注浆系统即可向目的层位注浆。

注意事项：注浆过程中要观察记录泵压、孔口压力、泵量、浆液浓度以及钻孔跑浆窜浆情况，严格控制泵压和泵量。并与矿方紧密联系，并在注浆时段时刻观察井下突水点出水量变化、有无浆液流出和注浆层位地层的稳定性变化、有无底鼓等。详细记录注浆过程以及各种参数的变化，从而及时分析注浆进展和效果，调整注浆方案。另外要把握好提钻、扫孔和注浆三个过程和程序之间的关系。

在注浆堵水过程中，首先应以矿井施工建设安全为前提，预防出现因地面注浆而产生的矿井突水事故。

5、地面注浆技术的不足与建议

地面注浆技术存在钻探工程量大，工期长，浆液损失严重，成本高，特别是注浆盲目性大等不足。

要尽可能的降低这些不足的程度，就需要在各个阶段施工严格按照施工设计技术要求。

首先在施工前要全面准确认真的分析基础资料，确定孔位是难点也是重点之一；钻探阶段，要严格按照国家规范执行，钻孔是注浆工程的通道，只有通道畅通才能够保证注浆工程的顺利进行；注浆阶段，要及时准确的观察各种参数的变化，要敏锐的察觉到注浆工程条件的变化从而调整注浆方案，保证地面注浆工程达到预期的效果，实现地面注浆技术在矿井防治水中的应用。

参考文献：

[1]方永明;煤矿水文地质分析、突水预测预报及重大特大透水灾害治理防治、救治方案设计与快速治理；中国煤炭出版社；