1、2011年第4期 煤矿支护 45 石家庄中煤杯参评论文 立井井筒注浆封水技术在泊江海子矿的应用 方基祥查和平余全兵 淮南矿业集团公司内蒙古泊江海子矿，内蒙古鄂尔多斯o17o12 摘 要 泊江海子矿副立井采用冻结法施工，冻结圈解冻后 冻结段井壁出现不同 程度的出水现象，井筒出水量为458m。h，给井筒的安全带来威胁，给工人上下 井带来不便。本文重点介绍了该矿副立井井筒注浆封水的成功方法。 关键词 上行式 下行式 注浆 补注 对点注浆 注浆加固 、 1 概 况 泊江海子矿副立井采用冻结法施工，冻 结深度556m，2009年11月6日开机冻结， 2010年10月13日停机，历时342天。自 2011
2、年5月，初冻结段开始解冻，井壁出 现出水点，并逐渐增多，井筒涌水量也不断 加大。大涌水量出水点主要集中在冻结段 470m向下到壁座段，基岩段也有几个出水 量比较大的出水点。至7月中旬，井筒出水 量达到最大值，约458m。h，并趋于稳定。 大量的涌水，会发生淹井事故，给安全 生产带来威胁；矿区冬天最低温度为一 46“C，淋水会给矿工的健康带来危害。为 此，矿区自2011年8月下旬至9月中旬， 对副立井井筒实施了注浆施工。注浆后，井 筒涌水量降到19 m。h。 2井筒地质状况 副井井筒穿过地层为第四系、白垩系下 志丹群、侏罗系中统直罗组、侏罗系中一下 统延安组，其岩性为砾岩、含砾粗砂岩、粗 细粒砂
3、岩，砂质泥岩、泥岩以及煤层等， 井筒揭露地质构造简单，无断层，岩石裂隙 小，岩石含水主要是岩石饱和水和孔隙水。 表1井璧支护参数表 序号 名称 部位m 井壁厚度ram 井壁混凝士强度等级 +13860+12360 800600 C3o 1 冻结段内外壁 +1236O+10360 800600 C40 +10360+8485 1050700 C50 2 壁座 +8485+840 1750 Cs0 3 支撑圈 +84O+838 1300 Cso 4 基岩段 +838+7690 950 C50 3井璧结构 副井井筒净直径为105m，井深 5485m以上为冻结段，其中井深0 5375m为钢筋混凝土双层
4、井壁(外壁为单 层钢筋，内壁为双层钢筋)，壁间铺设厚 2mm的PVC塑料板，壁厚1400 1750mm，混凝土标号C3。C5。；井深 5375548m(其中支撑圈2m)为壁座段， 钢筋混凝土整体浇筑；井深548m以下为基 岩段单层钢筋混凝土井壁。井筒支护参数如 46 煤矿支护 2011年第4期 表1所列。 4注浆方案及过程控制 41 注浆方法 用凿井吊盘的下层盘为工作平台，将 工作盘上东、西喇叭口用钢梁和大板封闭牢 固。 壁座以上冻结段为内外壁间注浆，以 封堵内外壁间夹层水。 基岩段采取对点壁后注浆，以封堵壁 后出水。 壁座中部、壁座与基岩交界处、冻结 终孔向下2m处、马头门等关键部位采用壁
5、后注浆加固，以封堵壁后围岩出水。 先对冻结段按上行式注浆，至井口后 落吊盘按下行式对点补注，然后落吊盘按向 下顺序对基岩段对点注浆和关键部位注浆加 固。 42施工工艺 地面安设好注浆泵、搅拌桶、储浆池， 敷设高压输浆胶管到工作面，井下工作盘上 安设好注浆泵、拌浆桶后，按如下流程作 业：定注浆孔一造孔、埋设注浆管一注浆管 试压一地面泵注浆一吊盘上泵封孔一拆、接 风水管，起、落电缆一起、落吊盘到注浆层 位一定注浆孔。 43 注浆设备 使用两台注浆泵，一台XPC一90E型 高效注浆泵设置在井口南侧，配备lm。机 械搅拌桶和2 m。储浆池，为地面注浆系统； 另一台ZTGZ一6o21o型电动注浆泵设置
6、在工作盘上，配3个半截油桶制成的简易拌 浆桶，人工拌制浆液，该套注浆系统用于出 水点的封堵注浆和封孔。 注浆管采用无缝钢管制作，直径 40mm、长500mm，管身设马牙扣，马牙扣 上缠上麻丝，一端设丝扣配管帽。管体外露 端焊接一钢垫板，垫板规格为长80mm、宽 80mm、厚6mm。注浆管埋设好后，垫板紧 贴井壁，注浆管管体外露50mm。注浆管埋 设好后，注清水做耐压试验，试验压力为注 浆终压的13倍。 44浆液配制 (1)单液注浆 单液注浆为水泥浆。水泥浆的水灰比为 075或1两种，现场使用容量为1 m。搅拌 桶，转换成相应的直观操作为：每桶11和 15袋水泥。单孔开始注浆时，注入2桶按 11
7、袋桶的制浆，然后再注入15袋桶的制 浆。注浆过程中，可视浆液注入情况调整浆 液浓度。 单液水泥浆用于壁间封水注浆和壁后充 填、加固注浆。 (2)双液注浆 双液注浆为水泥和水玻璃。双液浆质量 配比为：水泥：水玻璃一1：05或1：1。 双液浆主要用于封孔和封堵井壁较大的漏浆 点。 (3)注浆材料 水泥选用PO425R普通硅酸盐水泥； 水玻璃选用模数为32的水玻璃。每次水 泥、水玻璃进场时，需查验出厂合格证和质 量检验报告，并现场取样送检，复检合格后 才能投入使用。 45布孔 在壁座中间(井深542m)，沿井壁一 周均匀布置6个注浆孔，孔深25m(该处 壁座整体浇筑，壁厚175m)，对壁座段井 壁及
8、其围岩注浆充填、封堵出水点、加固， 以隔断冻结段与基岩段水之间联系。 在井深520m位置(出水点集中)， 沿井壁一周均匀布置6个注浆孔，孔深不小 于11m(注浆孔穿过内壁，内壁厚 105m)。 井深520m以上按段高2040m推进 至井口，每个层位根据实际情况，布置4 6个，均对称布置，上、下层注浆孔错开方 位布置，孔深窘过内壁进入外壁50mm。 冻结段上行式注浆结束后，再按下行 式补注，即向下落吊盘仔细检查井壁出水 点，发现出水点即对点布孔注浆。 2011年第4期 煤矿支护 47 冻结段注浆结束后对基岩段注浆封 水，向下落吊盘对点布孔注浆，孔深不小于 10m(基岩段单层井壁，壁厚095m)。
9、 两处关键层位注浆加固：壁座与基岩 交界处沿井壁均匀布置6个注浆孔，孔深 22m，该处井壁厚095m，对壁后充填、 加固注浆；冻结终孔向下2m处，沿井壁均 匀布置6个注浆孔，孔深20m，该处井壁 厚095m，对壁后充填、加固注浆。 东西马头门加固注浆：在马头门顶部 轮廓向外2m位置弧线上布孔，在马头门上 方布置两个孔，南北各布置一个注浆孔，孔 间距25m，孔深均为25m。 46 注浆压力 注浆前先测定孔内静水压力，若静水压 力无法测定时，按下列公式计算该处理论静 水压力： P静一009H 式中：P静一静水压力，kgcm。； H一该处井深，m。 注浆过程压力控制为：冻结段注浆终压 取静水压力加2
10、MPa；加固注浆时注浆终压 取7MPa。 47封孔 单孔注浆到设计终压，且压力稳定1O 15min后，该孔注浆结束，用水泥水玻璃 双液浆封孔，双液浆配合比为1：1。 双液浆通过三角形合流注浆管注入，一 端吸入水泥浆，另一端吸入水玻璃液。合流 注浆管固定在注浆管上，用丝扣连接。开启 吊盘上注浆泵注入双液浆，当注浆压力超过 该孔注入单液浆终压12MPa时，立即停 止注浆，然后扣上闷盖。 48注浆效果 注浆施工期间，管理者跟班管理，对布 孑L、埋设注浆管、注浆压力、浆液拌制、封 孔、找出水点等注浆的每个施工环节进行监 管。 监测数据表明，注浆前井筒涌水量为 458m。h，注浆后井筒涌水量为19 m。
11、,h， 注浆控制住井筒大量涌水，取得效果显著。 5经验总结 井筒采取上行式注浆、下行式对点补 注的方法对内外壁间封水效果良好。钻孔 时，注浆孔尽可能靠近或钻在外壁接茬处， 以便于浆液将外壁接茬缝充填密实，提高封 水效果。 井筒内外壁间注浆时，段高控制在 40m以内，根据壁间通道情况合理确定段 高，注浆孔尽量布置在集中出水点较多的层 位和方位，每个层位沿着井壁一周布置4 6个注浆孔，上下层位布置注浆孔时应适当 错开方位。 封水注浆时，注浆孑L对称布置。一次 完成对称位置2个孔的钻孔施工。注浆时， 对称位置的注浆孔闸阀打开，作为出水泄压 孔和注浆观察孔使用。 注浆过程中如果出现漏浆、窜浆现 象，应
12、及时用铁楔、棉纱等进行有效封堵， 同时加大浆液的浓度，增强浆液的粘滞性。 必要时采用间歇式注浆，先停注30min，然 后再注。如果以上方法仍无效果时，可采取 注入水泥、水玻璃双液浆封堵。 泊江海子矿副立井井筒注浆封水技术取 得成功，为内蒙古地区类似井筒注浆封水提 供了成功经验。 参考文献 1 刘玉祥，柳慧鹏水泥一水玻璃双液 浆注浆中的最优参数选择EJ3矿 冶，2005，12 E23 张凯双液高压注浆治理井下高承压 钻孔断裂出水J煤炭科技， 19976 31 程久龙，牛学良注浆加固技术在井 巷工程中应用J山东科技大学 学报，2003，10 (下转第41页) 2011年第4期 煤矿支护 41 表2
13、使用柔性网与金属网挂网过程比较 工艺 工期 材料成本 每班均进刀 每班联网 班挂网人数 消耗人工 金属网 15d 18万元 115刀 1茬 1O人 450h 柔性网 9d 3O万元 225刀 无需联网 3人 8lh (3)社会效益 从挂网及回撤支架过程上来看，柔性网 4 施工的省工、省力、高效优势显著，改革了 传统金属网回撤工艺。 使用柔性网在工作面停采前回采、回撤 过程中，有效地减少铁丝网等材料的运输、 搬运及联网工作量，降低工人劳动强度，回 撤时顶板围岩控制效果好，整体稳定性高， 保障回撤时的运输条件，为矿井安全生产创 造有利的条件。 参考文献 1 雷煌综采工作面快速搬家成套装备 与技术的
14、应用J煤炭科学技术 2008(4) 2 吴吉南重型综放工作面无预回撤通 道快速撤出技术J煤炭科学技 术2008(5) 3 蒙鹏科大采高综采工作面设备快速 回撤的现场应用J神华科技 5 E6 ZOl0(5) 江小军遥控式端头掩护支架在综采 面快速回撤中应用J煤炭科学技 术2009(11) 张佃斌应用无轨胶轮车快速回撤综 采工作面方法EJ煤炭科学技术 2009(3) 冉星仕综采工作面收尾回撤安全贯 通技术研究J煤炭工程2009 (4) 第一作者简介 张 文 男，1986年出生， 山西太原人，毕业于山西煤炭职业技术学 院。后续学历：中国矿业大学采矿工程，现 在中煤能源集团平朔煤业有限公司工作，综 采
15、队技术主管，助理工程师。 (收稿日期：20111O一08；责任编辑：陈桂娥) (上接第29页) 道围岩变形及顶板离层得到有效地控制。 高预应力强力锚杆支护系统护顶面积 增大，使得长平矿4303大采高工作面巷道 顶板没有出现掉渣、脱皮现象。 该支护系统可以应用在同类地质条件 下其他巷道，预期能达到同样支护效果。 作者简介 郑常清 男，1974年出生，毕 业于阳泉煤炭专科学校。现在晋城无烟煤矿 业集团长平煤业有限责任公司生产中心从事 采掘技术管理工作，助理工程师。联系电 话：03563626203。 (收稿日期：2011一Ol10；责任编辑：王方荣) (上接第41页) I-I 姜福兴，高延法，马其华注浆机理 与施工工艺M中国矿业大学出 版社，2000 枞阳人，1992年毕业于淮南矿业学院矿井 建设专业。现在淮南矿业集团泊江海子矿从 事矿建技术与管理工作，高级工程师。联系 电话：15389830933。 作者简介 方基祥 男，1967年生，安徽 (收稿日期：201110一10；责任编辑：陈桂娥)
