壁后注浆堵水在沙吉海矿区井底车场中的应用

壁后注浆堵水在沙吉海矿区井底车场中的应用

臧燕杰

国网能源和丰煤电有限公司沙吉海煤矿 新疆 和丰 834406

关键词:松软岩层;锚喷网; 25U型棚;联合支护;壁后注浆堵水

摘要：针对矿井井底车场、大巷等主要巷道在软岩层中、涌水量大，给行人和提升运输造成安全隐患，影响矿井安全生产，采用壁后防水注浆技术，减少涌水量，加固巷道支护，本文通过阐述壁后防水注浆机理，注浆方案的设计，注浆方案的实施，实践表明采用壁后注浆可以有效地将地下含水层的涌水封堵于壁后，同时还能起到加固巷道壁的作用。

1 概况 沙吉海煤矿+550米井底车场长度为190.53m，坡度为3‰下坡，净宽5.4m，净高4.7m。支护方式为联合支护，一次支护为“锚网索”支护，二次支护采用架设25U型棚喷浆覆盖支护；位于含水砂岩中，穿过侏罗纪头屯河组，岩石硬度系数数f小于3，以泥岩、砾岩为主，泥岩段遇水易崩解、膨胀。由于顶板淋水大，顶板淋水沿着锚杆眼、锚索眼满巷道淋水。对行人和运输带来不便，影响矿井安全生产。

2　壁后防水注浆机理：

对支架和喷网支护壁后用双液浆浆液进行充填,第一,可改善支架的受力条件,把来自围岩的外荷载通过充填密实的壁后围岩均匀地传递给支架,从而使支架承受均布荷载,有利于支撑能力的充分发挥;第二,可保证支架及时承载,有效限制围岩的松动和变形,有利于支护结构的稳定;第三,浆液可将破碎的围岩胶结成整体,封闭了围岩,将围岩与矿井空气隔离, 可阻止围岩的风化和吸水软化,且浆液可渗透到浅部围岩的裂隙中,使已破裂的岩体重新胶结成一个整体,起到加固围岩堵水的作用。

3 注浆方案：

（1）注浆范围 井底车场190m范围内所有出水点。

（2）注浆方式 井底车场出水段大部分沿着锚杆眼、锚索眼溢出，已用导水管导出，注浆时，对集中出水点，可直接在其周围进行打孔注浆封堵。设计钻孔深度1.5～2m，注浆管深可进入岩层 0. 5 ～0.8m，对明显出水点大的部位采用对点直接堵水的方式。为了使浆液能够均匀扩散，采用诱导注浆工艺，即同时施工 3个孔，其中 1 个孔注浆，另外 2 个孔为诱导兼观察孔，诱导孔注浆前必须安装好高压阀门，一旦出水或喷沙时可立即关闭阀门。

注浆孔布置图

(3) 注浆材料及参数 注浆正常压力为 3. 5 MPa，终压为 4. 0 MPa。采用水泥—水玻璃双液浆，水泥选择P042. 5R 普通硅酸盐水泥，存放日期不超过3个月，水玻璃选择模数为 2. 8～ 3. 2，浓度为 40°Bé。浆液扩散半径按经验取 2. 0m。

（4）注浆量 注水泥浆量按下列公式计算：

Q =AHπR²nB/m

式中： Q――浆液体积（m³）；

B——浆液充填系数，取0.9。

m——结石率，取0.85。

A――浆液消耗系数，取1.5；

n——裂隙率，注浆取3%。

R――浆液有效扩散半径。m

H――注浆段长， m；

说明：

①水泥浆若不能注入，则注入相似量的化学浆

②由于注浆堵水工程是一项隐蔽性的工程，地层构造、裂隙、孔隙具有不可预知因素，应以现场实际签证注入量为准。

4 方案的实施：

4.1注浆设备的选择

根据现场实际，通过对比论证，选用2TGZ-60/210注浆泵，比较理想。2TGZ-60/210注浆泵，具体参数如下：

4.2支护工艺：

(1) 采用YT28风动凿岩机，φ42mm钻头钻进成孔。

(2)打眼: 由专人利用风动凿岩机按照确定好的孔位打眼。

(3)注浆管的埋设

在打好注浆孔后，进行注浆管的埋设，注浆管为φ40×6mm钢管，钢管管身加工鱼鳞扣，注浆管一端焊接φ25mm带丝扣的钢管，丝扣上φ25mm高压阀门，注浆管长度根据现场打设的注浆孔深度决定，在埋设注浆管前，在注浆管上缠麻然后将注浆管下设到注浆孔中，注浆管外露长度为100mm，下设好注浆管之后，在外露端安装一个φ50mm高压阀门，并将阀门关闭。

4.3　注浆施工工艺流程:

检查泵及注浆管路的连接等情况→打开阀门→开始注浆→暂停注浆→结束注浆→密封注浆孔→清理施工现场。

4.4安全技术措施

(1) 搅拌水泥浆时，严禁有结块水泥，以防堵塞吸浆龙头。

(2) 注浆前要对整个管路系统做压水耐压试验，检查管路上的所有接头、法兰、阀门及管件的耐压能力，如有不符合要求的及时更换或调整，直到符合要求时方能开始注浆。

(3)注浆结束后，应立即用清水冲洗管路和注浆泵。

5 结束语：

实践证明，壁后注浆是一种有效的防治水方法，采用壁后注浆可以有效的将地下含水层的涌水封堵于壁后，同时还起到加固巷道壁的作用，沙吉海煤矿井底车场壁后防水注浆的成功，为类似条件矿井涌水治理提供了借鉴经验。

参考文献:

[1] 韩立军1,李仲辉2,王秀玲3 U型钢与喷网支护壁后充填注浆加固[J] 山东科技大学学报(自然科学版)2002年3月。第21卷第1期

[2]王悦汉,王彩根,周华强.巷道支架壁后充填技术[M].北京:煤炭工业出版社,1995.

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[4]杨为振，陈成宇。新庄矿副井井圈加固与壁后注浆堵水施工技术[J] 中州煤炭2011 年第 4 期，总第 184 期

[5] 徐贵南1,侯广尧2。壁后注浆在振兴煤矿井底车场的应用[J] 中州煤炭2010 年第 3期，总第171期

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