论工程注浆在矿山井筒治水中的应用

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　　[摘 要]本文阐述了工程注浆在治理矿山井筒涌水中的应用，文中通过一工程实例介绍了工程注浆工艺流程及注浆材料的选择等的全过程。本为提供的有关实测数据证明了工程注浆治水达到了预期效果。
　　[关键词]竖井井筒 井壁渗水 壁后注浆 堵水
　　中图分类号：TP597 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0225-01
　　1、引言
　　工程注浆是指通过钻孔向含水裂隙、空洞或不稳定的岩层注入水泥浆液或其它浆液，通过浆液凝结固化，与岩体固结成为一个整体，封堵裂隙、裂缝和空洞等渗水通道，以达到堵水或加固地层的施工技术。
　　国内矿山企业经过多年的矿体上部开采，相继进入地层深部进行回采作业，作为矿山主系统的竖井工程，不论是明竖井还是盲竖井，井筒深度都在加大，如金川集团公司二矿区24行上盘主井和18行副井建井深度均超过1000m。无论是水文地质简单或复杂的区域，竖井在井筒施工过程中相继遇到围岩涌水或渗水的情况，尤其是围岩节理裂隙比较发育的岩层。竖井是矿山工程的咽喉要道，生产服务年限长，保证井筒结构和设备安全是竖井使用管理的重中之重，建井期间涌水不仅会对井筒围岩、支护体质量造成较大影响，还会对井筒施工设备和永久设备造成重大危害，影响生产能力，甚至危害整个矿井。
　　解决涌水、渗水对竖井的危害，万变不离“疏、排、堵、截、导”五种方式，或单独使用或综合使用，金川集团公司二矿区850m中段24行上盘主井就采用了以“化学浆液注浆堵水”为主，“截水槽截水”为辅的治水方式。工程实践证明这是有效实用的治水方法。
　　2、工程概况
　　金川集团公司二矿区850m中段开采工程—24行上盘主井是二矿区850中段开采工程的控制性工程，井筒净直径φ5.6m，井口标高1797.6m，井底标高697m，井筒全长1100.6m。井筒分别在1716m、1000m、850m、810m、765m及697m水平设置联络道、腰泵房、马头门及装矿硐室。井筒支护形式为厚度450mm的钢筋混凝土（626-649m段23m井壁为双层钢筋混凝土），主要渗漏水井筒段的井壁为钢筋混凝土，其中井筒-6m～-430.35m段为C35混凝土、井筒-430.35m～-496.63m段为C40混凝土、井筒-496.63m～-510.03m段为C50混凝土、井筒-510.03m～1100.6m段为C60混凝土；另外在井深626～649m段有23m井壁为双层钢筋砼。
　　井筒施工过程中，在井深111m处（1686.6m水平）井壁出现渗水现象，井深156m处（1641.6m水平）涌水量大于5m3/h。之后随着井深增加涌水量逐渐增大，在井深1097.6m处（700m水平）涌水量达到最大值101.5m3/h，矿建队伍顶水施工至井底。这样，就带来一个非常严重的后果，井壁质量差和接茬处容易形成漏水点，成井的井壁被涌水冲刷形成漏水通道，接茬缝处更为严重。
　　井筒落成后经过了一次全井壁后注浆，注入水泥2101.6吨，最终井筒涌水由101.5m3/h，降低为33m3/h，虽然有一定的注浆效果，但远没有达到井筒注浆验收规范的要求（18m3/h）。说明井筒还未形成一个有效的注浆隔水帷幕，涌水通道依然存在，含水裂隙和断层涌水并未得到完全封堵。尤其是通过2010年4月12日的井筒涌水测定，目前全井筒涌水量为62.26m3/h，说明最后一次注浆后，由于注浆材料硬化后体积收缩产生新的裂隙，引起井筒涌水通道二次复出水。另外，井筒涌水中含有对砼井壁具有侵蚀性粒子成分SO2-，如不采取措施加以治理，井筒涌水还会进一步增大，并降低井筒和井筒装备的服务年限。因此必须有针对性的解决前次注浆遗留的问题。
　　3、注浆方案的选择
　　注浆方案的选择主要依据井筒漏水量或加固段所穿过的地层水文地质条件、井壁结构、井壁材质、注浆目的等主要因素确定。本次注浆要标本兼治，以封堵井壁淋水为主，加固井壁（主要指接茬）为辅。即解决当前涌水量大的问题，又对今后会对井筒安全构成威胁的含水通道进行治理。由于井筒主要漏水点处于各断层含水岩层部位和接茬缝部位，漏水量较大，且静水压力较高，宜采取壁后注浆封堵井筒漏水和通过加长注浆管起錨注作用以及通过两种注浆材料的高渗透性充填井壁毛细孔来加固井壁的方案。
　　综合分析上述因素，对于全井筒井壁采用常规壁后注浆，减少该段高内的淋水。在各断层处井壁采用深孔壁后注浆，结合井壁质量和毛细孔漏水点实际情况，有针对性的使用注浆材料和调节注浆压力，使围岩裂隙和井壁毛细孔得到有效充填，并在注浆的过程中，首先处理好含水断层之间的水力联系，而后重点对集中出水点进行注浆封堵。以确保达到最终封堵水源的目的。
　　4、注浆材料的选择
　　本次选用的注浆材料，以化学浆液脲醛树脂封堵为主，为达到最佳注浆效果，视现场具体情况，本次注浆在材料方面选用综合运用的方案，在各断层处和垮塌严重处，先采用425#普通硅酸盐水泥加纳米灌注剂充填固化，在达到一定注浆压力后再加压注入脲醛树脂化学浆液，强化注浆效果。局部难度大的地方，用速效堵漏剂封堵。其它注浆区域用脲醛树脂化学浆液封堵。
　　5、注浆方案的实施
　　本次注浆按下行式的注浆方式施工。封堵上部井筒与下部基岩含水层的水力联系。并在205m处打三排密集截水孔注浆。之后，对集中出水重点处理，达到封住明水的目的。对110m～205m以上段高内的集中出水点，采用局部注浆封水法处理，消除井壁明显漏水点。
　　从205m处开始下行方式排孔注浆，采用三花布孔。采用常规布孔注浆。由于该区段含水断层较多，注浆时根据井壁实际情况，对孔位和造孔注浆数量以及所用注浆材料均作过具体调整。尤其对该区段较大的涌水处，应采取直接顶水造孔注浆堵漏的办法来处理，对井壁质量差处和岩石裸露处出水点，采取密集打孔或打斜孔注浆的办法来处理。
　　注浆压力根据井壁结构和厚度，结合以往工程经验，和井壁实际情况，确定本次注浆终压为2-12MPa，瞬间冲击压力不大于3-13MPa。当深部静水压力较大时，一般部位井壁，注浆终压为静水压力加0.5—1.5MPa，但井壁质量较差处不得加压。
　　在注浆到井底后，测得剩余水量未达到注浆要求，因此继续采取上行式复注的方式注浆，重点对集中出水点和大片渗漏处进行复注，在上行式复注结束后，边下放吊盘边对井筒注浆后的效果进行检查，在下放过程中发现还存有个别集中出水点，随吊盘注浆人员应及时补注，吊盘下放至井底采用体积计算法对井筒剩余水量进行测量。
　　6、注浆效果
　　本次注浆历时195天，经过连续四次的复注井壁后已经饱和不再进浆，监理人员同注浆工作人员在井底测得全井筒涌水量为14.33m3∕h。（比注浆前的62.26m3∕h减少了47.93m3∕h）。低于合同要求全井筒的18m3∕h，而且通过此次壁后注浆使井筒支护质量大大提高，充分显示了此次注浆的良好效果。
　　7、总结
　　通过此次注浆堵水实例可以得出以下结论：正确分析淋水的直接水源和补给水源，掌握淋水区域工程地质和水文地质特点，制定具有针对性的注浆堵水方案，是治理井筒淋水成功的主要前提。根据井筒各段淋水点的实际情况，采取科学的布孔方法，选用有效的注浆材料是井筒注浆堵水的关键技术。
　　参考文献
　　[1]《注浆技术》煤炭工业出版社.2012
　　[2]《注浆材料与施工工艺》中国建材工业出版社.2008
　　[3]《有色金属矿山井巷工程施工及验收规范》（YSJ413-93）.中国计划出版社，1994
　　[4]《矿山工程管理实务》.北京：中国建筑工业出版社，2004
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