浅谈井下粘土注浆

前言

注浆开采有成熟的技术和成功的经验，注浆改造含水层进行开采和顶板强度源于1984年，经过将近30年的发展，经历了地面打孔、地面注浆和井下打孔、井下注浆两个发展阶段后，很多矿井现已实现了井下大面积打孔地面连续注浆的新工艺，已经积累了成熟的注浆改造技术和丰富的经验。

一、新型注浆材料确保了注浆改造开采既可行又经济

注浆材料是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它是实现堵水或加固作用的关键。

注浆材料可分为颗粒浆液和化学浆液。目前应用的颗粒性注浆材料主要有单液水泥浆、粘土水泥浆、水泥-水玻璃浆。我国在20世纪90年代粘土水泥浆的成功应用使注浆技术从注浆材料的“水泥时代”进入了“粘土时代”，与单液水泥浆相比，粘土水泥浆具有成本低（仅在水泥用量上，就比单液水泥浆节省70%～80%），材料来源广，而且浆液流动性好，充填效果佳，改造质量高，确保经济可行。在这里着重讨论一下粘土水泥浆在实际工作中的应用。

本次主要探讨一下自动化、机械化程度较高的二次搅拌制浆系统。

二、工艺方法

将矿井附近除去表层壤土的黄土挖掘或购买粘土或粘土粉，将黄土装入粘土制浆机中进行研磨搅拌，同时加水制成粘土原浆，原浆流入储浆池中。储浆池内有污水泵对原浆进行搅拌。然后将黄土浆注入搅拌池内进行搅拌的同时，均匀加入水泥及水玻璃。具体配比根据实际所需粘度而定。

三、材料、机具、设备的准备

1、将粘土运到指定地点，将水泥运往工作地点并卸在干燥不潮湿的地方。2、注浆泵提前在井上检修好，运往工作地点码放。3、打眼机具准备齐全。4、粘土制浆机、污水泵、射流泵、注浆泵、注浆管、水玻璃、堵浆材料（棉花、棉丝）等准备齐全。5、个人防护用品：眼镜、手套、口罩。

四、一般规定

1、开泵司机必须经过专门安全技术培训，并能处理正常工作出现的一般故障，并应持证上岗。2、注浆泵应安设在通风良好，顶板完整的安全地点。3、注浆人员必须佩戴好橡胶手套、眼镜和口罩，防止水泥烧伤皮肤。4、水泥和水玻璃两种管路严禁调换，以防堵塞管路。

五、注浆施工的基本工序

注浆施工分为钻孔、安装注浆管、压水试验、注浆施工和注后压水五个工序。

1、钻孔：用煤电钻或风锤打眼，孔深需根据具体设计要求确定。2、安装注浆管：将注浆管用打管器将管打入孔内，注浆管外端安上阀门。3、压水试验：注浆前进行压水试验，其目的是：检验管路系统、动力系统和机械系统能否正常运行，管路有无跑水现象，及时发现问题，解决问题；二是为了冲刷受注层段空隙及破碎带裂隙，使钻孔受注层位具有一定的吸水量，便于水泥浆顺利到达受注层位。4、注浆施工：如果压水试验顺利，即可开始造浆、注浆。先开粘土制浆机，正常运转后再加水上料制浆，黄土原浆流入泥浆池中，用污水泵循环搅拌不使其沉淀，定时检测其比重的变化（一般为15分钟），获得所需黄土浆比重，并依此算出水泥和水玻璃的添加量。用泥浆泵将黄土原浆泵入搅拌池中进行搅拌，同时均匀加入水泥和水玻璃。造浆过程中应尽量使浆液搅拌均匀，防止浆液上稀下稠，并严格控制好浆液的比重，一般遵循先稀后稠的原则，控制好射流泵泵量。5、注后压水：每次注浆结束后，都要进行压水，压水的目的一是冲刷管路；二是冲刷钻孔中的空隙和裂隙便于再次注浆。压水量不宜太大或太小，太大会造成浆液运送过远而浪费材料，太小的话达不到压水冲刷通道管路的目的。一般压水量为注浆管路体积加上钻孔体积的1.5倍。压水结束后若孔口有压力，关闭孔口阀，若无孔口阀停泵，等泵压及孔口压力降为零后再拆除管路，冲洗管路。压水后要马上冲洗搅拌池以防浆液凝结。

六、注浆施工中注意事项

1、钻灌顺序：遵循“分序加密”原则。2、注浆压力。3、浆液浓度控制。

注浆过程中，必须根据吸浆量的变化情况及时地调整浆液的浓度。稀浆流动性好，但会扩散到注浆范围外，造成浪费，而且凝固时收缩大，水泥结石与岩石缝面脱开，防渗和固结质量降低；稠浆流动性差，扩散范围小，细小裂缝灌不进去，但凝固时收缩小，与缝面粘结好，防渗、固结质量相对提高。

注浆过程从稀浆开始，使细裂缝首先灌满，而后逐级变浓，充填更大的裂隙。这种由稀到浓的变换方式，注浆的整体质量最好。

七、注浆过程中的安全注意事项

1、根据职业健康的要求，工作人员要佩戴好橡胶手套、眼镜和口罩等防护用品，以防浆液烧伤皮肤。2、开泵司机要认真负责，集中精力时刻关注压力表读数，若发现压力突然升高，应停泵查明原因后再开泵，当达到规定的注浆压力时应立即停泵。3、注浆时，迎头人员要站在孔口两侧，450mm范围内严禁站人。4、注浆压力表读数要准确无误，灵活、严禁堵塞，一旦堵塞应立即停泵处理或更换，确保注浆压力表读数准确。5、高压管路应用专用U型销子，严禁用铁丝代替。6、注浆过程中，所有人员禁止在孔口正前方停留，阀门丝扣要拧紧，防止注浆管路受高压窜动出或阀门破裂伤人。7、为防止注浆管路受高压窜动出或阀门破裂伤人，用8#铁丝把注浆铁管和阀门、三通连接在一起，起保护作用。8、水泥和水玻璃两种管路严禁调换使用，以防管路内残留液体造成凝固，堵塞管路、使注浆压力骤然升高。9、开泵司机要保养好注浆泵，及时添加油脂，各部件应完好、紧固，高压管路应用专用销和密封。10、每次换孔时，首先应把注浆阀门关住，卸载后，压力表读数为零时，方可换管操作。卸载管口严禁对人。

八、注浆的优点及能达到的效果

固结后的岩土层有一定的抗压、抗拉强度，并有较好的抗渗、抗老化、耐腐蚀性能，且不受温、湿度变化的影响。它会将破碎的围岩胶结起来，改善围岩结构，强化围岩强度，从而增加围岩自身承载能力，保持围岩稳定性，保证作业人员的安全施工。