井筒淋水治理方案

井筒淋水治理方案

王子超

山西介休义棠青云煤业有限公司地测防治水部

摘 要：井工矿井的井筒往往需要穿过多个含水地层，渗漏水、壁后空洞、井筒裂缝等情况严重威胁矿井安全生产，本文主要通过青云煤业公司井筒淋水治理方案进行探讨。

关键词：井筒淋水治理 壁后注浆

1. 矿井井筒情况

青云煤业公司副井井筒设计深度683m，井筒净直径7m，井筒口向下58m内壁厚70Omm，至井筒底壁厚为50Omm，支护形式为素砼，砼强度等级C30。井筒梯子间为全封闭式，井筒内缶道梁每隔4m一道，井筒已进行永久装备并投入使用多年。井筒施工期间顶水掘进涌水量大，造成井壁打灰期间失浆过多，形成井壁质量差，造成井筒淋水量大并存在麻面、沙眼等现象。井筒落底后施工单位又进行过全断面井筒注浆和永久装备后进行过注浆，造成井筒井壁龟裂，局部变形及注浆管外露过长并存在漏水等现象，现井筒综合涌水量为23m³/h。

2. 注浆方案的选择

第一种方案：普通注浆法

选用普通硅酸盐水泥+液体水玻璃注浆法。

优点：技术成熟，注浆材料便宜，造价低。

缺点：造孔数量多，工期较长，对于井壁质量差的地方，无法进行带压注浆，遇大水时注浆料易冲散无法固结。

第二种方案：白银堵水加固注浆材料

注浆材料选用白银牌BY12- IA 型早凝早强高强注浆料，BY12-1型高性能无收缩注浆料。

优点：抗压强度大，密实度高，能够对井壁脱皮、掉块、麻面、大面积漏水等进行加固提高抗压强度。

缺点：小裂隙水无法注入，工程造价高。

第三种方案：化学注浆法

采用马丽散A+B料化学浆和凯密安IV号加固堵水材料。

优点：固结性好

缺点：强度不高，堵裂隙水效果不佳，材料贵，造价高，配方复杂，注浆操作难度大。

第四种方案：混合材料注浆法

采用普通硅酸盐水泥+液体水玻璃双液与白银注浆材料相结合，两种材料根据现场实际情况交替使用，能有效封堵井筒涌水，加强井壁强度，达到注浆效果

优点：两种注浆法相互补充其自身的不足，即能达到注浆效果又能降低注浆成本。

缺点：施工工艺复杂。

根据以上四种注浆方案，通过成本及施工环境进行对比，第四种注浆方案优于前三种注浆方案，因此，计划选用第四种注浆方案。

3. 注浆目的及注浆层段

本次注浆目的分为两类：涌水层段治理及井壁变形处加固。依据副立井井筒地质柱状图及井筒淋水、变形等情况，将涌水层段治理总厚度定为100.8米，井壁变形处加固总厚度定为411.2米。

四、施工方案

青云煤业副井井筒井壁淋水，主要原因为：

1. 井壁接茬处出现漏水。

2. 由于井筒施工期间顶水掘进造成井壁质量差，打灰失浆严重导致含水层裂隙水通过井壁渗入井内。

3. 井筒永久装备后存在大范围固定缶道梁螺栓孔内出水，需进行特殊注浆处理。

本次井筒综合注浆治水，考虑井筒使用年限及实际情况，采取“堵、截、引、导、排”综合治理。

注浆层段总计高512m，壁后注浆布孔采用深、浅孔相结合，交叉布置三花型布孔方式，先下行后上行、上下行相结合，进行注浆，使用专用尾巴管注浆塞，从里向外返浆的特点进行注浆堵水，全段注浆造孔，采取垂直井壁和切向注浆孔（水平切线角3～5度）相结合，均匀布置，井筒注浆孔设计排距2～3m，孔距2m，浅孔深1.5m，中深孔1.5～3m，挖补修复段采用打深孔3m进行注浆，在井壁接茬处上下300mm造孔注浆，接茬出水直接在出水点造孔，用锚固剂加固后进行注浆，井壁漏水严重和不抗压的地方挖掉井壁，造孔将水导出，重造井壁后进行注浆，出现废孔用锚固剂进行处理，注浆时串浆或出现废孔，可进行封孔处理，如注浆达到设计压力而不能封闭涌水时，只能采取补打注浆孔，不可再原孔超压强注，以防压坏井壁。

根据井壁实际抗压情况和井壁漏水情况，可增、减注浆孔。

五、注浆设备的选择

1、注浆设备选用2台2TGZ—130/130双液调速注浆泵和2台JT-200型立式高速制浆机。

2、井壁造孔使用YT-28型风动凿岩机，配直径33mm一字型合金钻头，使用长1.5—3m、直径22mm中空钢做钻杆。

六、注浆材料选择

1、注浆材料选用BY12-1A型早凝早强高强注浆料，BY12- 1型高性能无收缩注浆料。

2、双液浆选用P.0 42.5级普通硅酸盐水泥和浓度为38～42波美度、模数为2.8～3.3液体水玻璃。

3、加固注浆管及再造井壁选用1型专用水泥锚固剂。

4、专用注浆管直径33mm×1.2～2.5m专用注浆管进行注浆。

5、选用一寸一片式高压不锈钢球阀与注浆管连接。

6、使用棉线进行注浆管的加固

七、注浆材料性能及注浆参数

1、水泥浆液的配制：水泥浆液的水灰比为0.8：1～1：1(重量比)

2、（2）水玻璃浆液的配置：水泥浆与水玻璃浆液比为1：0.6～1：0.8，(体积比)

3、BY12-1A型，早凝早强高强注浆料

水料比0.27，加完料后搅拌时间不得少于六分钟，初始流动度为400mm，30分钟流动度为300mm，浆液高速乳化15分钟后，细度5至14微米，初凝90分钟，终凝100分钟，四小时抗压强度大于20MPa，28天抗压强度大于60MPa，无毒无害环保产品不污染地下水。

4、BY12- 1型，高性能无收缩注浆料

水料比0.27，初始流动度450mm，60分钟流动度，保值400mm，浆液高速乳化分散15分钟后细度5-40微米，凝结8-12小时，0泌水，24小时竖向膨胀率1%左右，三天抗压强度大于40MPa，28天抗压强度大于80MPa，无毒无害环保产品不污染地下水。

5、注浆压力：注浆压力是浆液扩散充填的能量，根据以往注浆经验，壁后注浆堵水压力浅孔小于3MPa，中深孔为4～6MPa，注浆压力根据现场出水情况和注浆效果及井壁质量进行调整

6、扩散半径：浆液的扩散半径在压力不变的情况下，是随岩石的裂隙，和井壁与岩面空隙不同而不同，因岩层裂隙和井壁与岩石间空隙的不均匀性，浆液的扩散半径有较大差异，因此，合理确定浆液的扩散半径，对节约材料缩短工期，确保质量有重大意义，结合以前注浆经验和选用压力，本次注浆浆液的扩散半径按2.5m控制。

八、注浆工艺流程

1、布孔：按照设计在井壁位置进行布孔。

2、造孔与洗孔：在设计注浆位置、地点，选好孔位，按设计孔深孔位打眼，造孔后用高压清水进行洗孔，造孔注浆可同时进行。

3、埋管：根据造孔深度安装已准备好的注浆管，用打管器把注浆管打牢。

4、球形阀及注浆管路的安装：注浆管安装好后，先按球形阀再连接高压注浆管、三通混合器、四通及泄压阀。

5、压水试验：按双液注浆管路要求，将管路连好后开泵注压清水，测定井壁受注能力，检查井壁及接茬是否有漏水现象，如有漏水，在注浆前进行处理。

6、注浆：根据压水实验情况进行浆液配比，而后根据进浆情况随时调整浆液量和浆液浓度，注意注浆压力，随变化而变化，达到注浆压力和堵水目的即可结束该孔注浆。

7、跑、漏浆的处理：在注浆过程中，如发现跑浆现象，可根据现场跑浆情况，采取“点、停、堵”等方法处理，以减少浆液损失达到注浆目的。

8、注浆管外露端的处理：每孔注浆结束后首先检查井壁外漏注浆管是否过长，如有影响安全情况，必须用钢锯或大锤或气动切割等手段处理，处理到与井壁平整为止，然后用1型水泥锚固剂抹平。

9、废孔的处理：在造孔注浆过程中，如出现废孔及时用1型水泥锚固剂处理至与井壁平整。

九、施工目标：

注浆工程结束后，井筒综合涌水量小于1m³/h，井筒剩余水量利用敷设的2寸管子导流到水仓，力争井筒无淋水现象，达到井筒注浆堵水加固的目的。

参考文献

1、朱雷，采用注浆法治理井筒淋水，中国期刊网

2、方良成 周继生 张延喜，壁后注浆技术治理井筒淋水，煤矿安全高效开采地质保障技术研讨会