工作面采用綜合注漿快速通過石英砂巖含水層一、工程概況***煤礦設(shè)計年產(chǎn)能力8Mt/a,采用立井開拓，井田內(nèi)設(shè)計五個井筒，在建的井筒已揭露的質(zhì)資料表明，由于石英砂巖含水地層豎向微細裂隙發(fā)育，井筒基巖段雖采用了地面預(yù)注漿，但該地層的實際封水效果不太理想，副井井筒5層石英砂巖在井深400～469m段，總厚度40.9m，分布情況如下：受注地層情況一覽表表一層次位置層厚涌水量1400～411818.8m271．749（m3/h）2431.6～4336.75.1m3445.6～4449.64.0m4450.2～4556.86.6m5462.6～44696.4m副井井筒掘砌至井深404m時，工作面涌水量增大，實測井筒涌水量達49.16m3/h，為了順利通過該地層，與建設(shè)、監(jiān)理單位研究后，決定對該段進行工作面綜合注漿，實踐表明：這此注漿封水達到了預(yù)期效果。二、注漿方案根據(jù)副井井筒地質(zhì)預(yù)想柱狀資料，結(jié)合附近矸石井井筒已揭露石英砂巖的水文地質(zhì)情況，確定工作面預(yù)注漿深度在400m～440m段，主要封堵第一、第二兩個含水層。下部440m～470m段三個含水層擬采取邊探、邊注、邊掘的方式，探水孔涌水量超過10m3/h時，利用巖帽加固后作止?jié){墊，對下部含水層進行注漿封水。工作面設(shè)計注漿孔12個，布孔圈徑5m，沿周邊均勻布置，預(yù)埋φ219mm×8無縫鋼管作孔口管，為了盡可能多的穿透該段巖層豎向裂隙，以保證注漿封水效果，注漿孔設(shè)計成60o切向斜孔，徑向角控制在3o左右。三、止?jié){漿墊設(shè)計與施工鑒于副井井筒涌水量較大的實際情況，進行工作面注漿施工必須先施工止?jié){墊。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗及施工地層的特性，經(jīng)計算，工作面注漿止?jié){墊結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：1、濾水層：用碎磚鋪成0.8m高濾水層，濾水層上部鋪一層整磚，最上面鋪一層風(fēng)筒布或兩層油氈。2、砼止?jié){墊：止?jié){墊設(shè)計3.5m厚，澆筑C40混凝土。要求混凝土止?jié){墊施工前，在井壁上先安設(shè)截水槽，將井壁淋水導(dǎo)入濾水桶內(nèi)，以保證砼止?jié){墊施工質(zhì)量。止?jié){墊須一次連續(xù)澆筑而成，并分層振搗，分層厚度不大于300mm?？卓诠?、濾水筒及與井壁、井邦相接觸部分作為砼振搗重點。止?jié){墊結(jié)構(gòu)見附圖1。3、濾水桶結(jié)構(gòu)在止水墊中間分設(shè)兩個濾水桶，濾水桶規(guī)格為φ600mm，長5100mm。濾水桶下部800mm范圍設(shè)計成濾水花管，均勻布置φ20mm，的小孔，要求其過水面積與濾水桶截面積相當。在濾水桶上壓蓋上，用8根δ20厚鋼板作為加強筋焊在濾水桶上，并在井下與濾水桶焊牢成一體。四、注漿參數(shù)設(shè)計1、注漿孔口管安裝及布置孔口管使用規(guī)格φ219無縫鋼管，長5.1m，注漿孔口管上部焊6孔高壓法蘭，厚度20mm；頂部開孔焊100mm長1吋無縫鋼管，帶絲扣與1吋高壓球閥聯(lián)接。施工止?jié){墊時，12個孔口管直接預(yù)埋在止?jié){墊中，打完止?jié){墊后，加固止?jié){墊的同時對孔口管再進行加固。施工過程中由于巖層裂隙溝通情況差，單液水泥漿、水泥-水玻璃雙液漿對微細裂隙的穿透能力相對較弱，前期采用單液水泥漿、水泥-水玻璃雙液漿進行注漿，各孔注漿壓力已高達15Mpa，但普遍吸漿量較少，注漿效果不明顯。采用水泥漿很難解決該地層治水問題，為確保工作面注漿封水效果，在注入水泥漿之后，改用穿透巖層微細裂隙能力較強的化學(xué)漿液?？紤]巖層裂隙溝通差，加上用水泥漿和水泥-水玻璃雙液漿對原注漿孔出水地層已注過漿并已封孔，原注漿孔即使掃孔，再行注化學(xué)漿液不一定有多大效果，故此，我們在原孔口管中間另行補打12個注漿孔，選用φ108×4.5無縫鋼管作孔口管，長度為3000mm，在止?jié){墊上打孔固管。3、注漿壓力：注漿終壓控制在比靜水壓力高0.5～1Mpa。在注漿初期，剛開始注漿的幾個孔，由于注入量較大而漿液擴散過遠，注漿壓力要低一些，可在較低的壓力下結(jié)束注漿。一次注漿若達不到終壓，可考慮復(fù)注，直到達到本孔段的終壓。后期幾個孔因地層大部分裂縫已被充塞，因而注漿終壓根據(jù)實際情況應(yīng)略有增加。注漿壓力是由低到高，逐漸達到終壓，其間壓力值有時會產(chǎn)生上下波動，這是正?，F(xiàn)象。由于本次受注地層豎向裂隙發(fā)育，裂隙相互不溝通，很大程度上影響封水效果，為保證一定的漿液注入量，注漿終壓可提高3～5MPa。注漿過程中控制注漿壓力在4～11Mpa范圍內(nèi)。4、注漿量：根據(jù)注漿帷幕厚度、注漿起止深度及地層的巖石裂隙率來計算漿液的注入量，由于地層高角度裂隙發(fā)育，橫向裂隙不溝通，可注性較差，難以控制注漿量，本次施工參照下式估算注漿量Q=AπR2HnB/m式中字母意如下：A–漿液消耗系數(shù)，一般取1.2～1.5；R–漿液有效擴散半徑，一般取6～8mH–注漿段高N–巖層平均裂隙率，0.01～0.05B–漿液充填系數(shù)，0.9～0.95M–漿液結(jié)石率，為0.85～0.9Q=1.2π×62×36×0.01×0.95/0.9=51.57m3本此副井工作面繼采用水泥單液漿和水泥-水玻璃雙液漿注漿之后，改用化學(xué)注漿。進行化學(xué)注漿過程中補打注漿孔14個，完成打鉆工程累計450米，歷時14天完成，鉆進進尺446米，共注入化學(xué)漿29.2m3.六、注漿方式與注漿方法1、注漿方式及段高確定采用下行分段壓入的注漿方式，即在給定的注漿壓力下鉆一段注一段，直至設(shè)計孔深，多次洗孔復(fù)注，相對注漿工期要長一些。注漿段高原則上5～10m一段，要做到注一段保一段，注一孔保一孔，但出現(xiàn)下列情況時可改變注漿段高。1）鉆進深度不到5m，鉆孔涌水量大于10m3/h時，應(yīng)停鉆注漿。2）鉆進時鉆孔坍塌嚴重時，應(yīng)停鉆注漿。3）經(jīng)過前期注漿，鉆孔基本無水又不塌孔時，可適當加大注漿段高，但不宜大于10m。2、注漿方法采用通常使用的注漿終壓，注漿終壓為2～2.5倍靜水壓力時，受注地層的吸漿量仍然較小時，可提高注漿終壓2～3MPa，保證漿液注入量及注漿封水效果。另外，預(yù)處理注漿是增加漿液注入量行之有效的方法，當提高注漿終壓對增加注入量效果不明顯時，可采用此方法。即在壓水試驗后，向鉆孔壓入1.5－2.5m3濃度為25－30波美度的水玻璃，然后再壓入1－2m3清水，緊接著進行單液水泥注漿。七、注漿材料注漿漿液以單液水泥漿為主，當受注孔段含水層的吸水量小于200升/分時，使用單液水泥漿；當受注孔段的吸水量大于200升/分時使用水泥－水玻璃雙液漿。在單孔注入量小于10m3時，考慮使用化學(xué)漿液。1、水泥、水泥-水玻璃漿液配比單液水泥漿：選用42.5級普通硅酸鹽水泥，摻入對水泥有速凝早強作用的三乙醇胺和食鹽，采用工業(yè)級三乙醇胺和加工鹽。配漿時先在攪拌池內(nèi)加入一定量的清水，在攪拌條件下加入水泥，最后加入三乙醇胺和加工鹽，再攪拌3-5分鐘，即可放入二次吸漿池內(nèi)用于注漿。單液水泥漿的配置及水灰比、比重和粘度對比資料分別見表2、表3。水灰比水量（升）水泥量漿液配制體積（米3）三乙醇胺食鹽袋數(shù)重量（Kg）重量比（％）用量（Kg）重量比（％）用量（公斤）0.8:116042000.2270.040.080.40.81:115031500.2000.040.060.40.61.25:1187.531500.2380.040.0750.50.751.5:115021000.1830.040.050.50.52:120021000.2330.040.050.50.53:11501500.1670.040.0250.50.25單液水泥漿配置表表2水泥漿的水灰比、比重和粘度表3水灰比比重粘度（秒）水灰比比重粘度（秒）0.6:11.73781.25:11.43200.7:11.65461.5:11.37190.8:11.60242:11.28181:11.51213:11.20172、化學(xué)漿液材料配比單液水泥漿、水泥-水玻璃雙液漿主要對止?jié){墊、孔口管進行加固，根據(jù)注漿壓力、注漿泵量來調(diào)整漿液的配比，漿液濃度宜由低到高，經(jīng)一段加固后再逐步調(diào)低濃度，以期達到預(yù)期封水加固效果，止?jié){墊孔口管、加固好后，再對石英砂巖根據(jù)注水泵量及其壓力變化情況確定進行化學(xué)注漿?；瘜W(xué)漿液由甲、乙兩種漿液，其中甲液在地面配制，乙液在井下配制。甲、乙兩種漿液配比根據(jù)漿液注入量及注漿壓力變化情況進行調(diào)整。甲、乙兩種漿液配方如下：甲液配方：脲醛樹脂250Kg丙烯酰胺25Kg雙丙烯酰胺1Kg過硫酸胺4Kg乙液配方：草酸10Kg添加劑1Kg水200Kg六、注漿控制1、壓水試驗注漿前，通過壓水試驗，了解受注地層裂隙發(fā)育情況、吸漿能力，檢查孔口管埋設(shè)質(zhì)量，決定漿液起始濃度及是否采取預(yù)處理措施等。壓水壓力由低到高直到終壓，根據(jù)壓水泵量和壓力高低，依此來判斷地層的裂隙大小、發(fā)育程度，確定采取漿液的種類及起始濃度大小。水泥注漿的起始濃度一般多以3：1－2：1開始，在注漿中視注漿壓力和泵量的變化情況，調(diào)節(jié)漿液濃度及化學(xué)漿液配比。2、注漿泵量的確定通過壓水試驗觀察注漿孔吸水泵量，開始注漿時，適宜的注漿泵量為壓水壓水泵量和漿液起始濃度的關(guān)系表36MPa壓力下壓壓水泵量（ll/min）漿液及起始濃度（水水灰比）小于80應(yīng)用水玻璃預(yù)處理理或改用化學(xué)學(xué)漿液80－1503：1－2.5：1150－2002：1－1.5：1大于2001.5：1－1..25：1泵量的80％，高于或低于此值應(yīng)調(diào)整注漿泵量，以提高注漿效果，隨著每次注漿工作的進行，注漿壓力逐漸上升，泵量逐漸減少，直至達到終壓終量，其間可能出現(xiàn)注漿壓力和泵量的波動，主要是由于地層吸漿能力的變化所致，但注漿壓力總的趨勢為由低到高，泵量由大到小，逐漸達到注漿結(jié)束標準。七、鉆孔機具注漿鉆孔在井下工作面進行，工作面使用兩臺KB-100沖擊式潛孔鉆機鉆孔，沖擊鉆頭直徑φ75－φ90ｍｍ，鉆孔內(nèi)巖渣必須及時沖洗干凈。在工作面放一臺潛水電泵排水，以保證注漿工作正常進行。八、制漿輸漿系統(tǒng)在地面井口附近搭建灰漿攪拌系統(tǒng)，井口安裝一臺LJ-200型攪拌桶制漿，漿液攪拌好后，利用溜灰管作輸漿管路向井下吊盤貯漿桶輸漿。九、注漿結(jié)束標準注漿結(jié)束的標準有三個含義，依次分為注漿結(jié)束標準，全孔注漿結(jié)束標準和全段注漿結(jié)束標準。每次注漿結(jié)束標準是三量標準：注漿終壓，注漿泵量，孔段注入量。注漿壓力達到規(guī)定的注漿終壓，保持20－30分鐘。注漿泵量降低到小于40升/分，注入量允許偏大或偏小。每孔注漿結(jié)束標準用鉆孔吸水量來衡量，在鉆孔不塌孔不噴渣的條件下，用靜水壓力的1.5倍壓力做壓水試驗，鉆孔吸水量小于1升/分.米孔時，認為達到結(jié)束標準。全段注漿結(jié)束標準，應(yīng)以注漿全部結(jié)束后，井筒工作面涌水量小于10m3/h，認為達到結(jié)束標準，井筒可以開鑿。在裂隙含水巖層中，以最后一兩個注漿孔的最后一段鉆孔，在未注漿前的鉆孔涌水量來計算井筒涌水量。十、注漿效果的檢查為了保證注漿質(zhì)量，達到較好的注漿效果，從打鉆開始到注漿結(jié)束，對全過程的每個環(huán)節(jié)，都要嚴格控制，注漿結(jié)束后，要對注漿質(zhì)量和注漿效果進行驗收和檢查，檢查注漿效果，可采用以下幾種方法。1、放水檢查法以最后兩個注漿孔的鉆孔涌水量計算井筒開挖時的涌水量，來檢查注漿效果，計算結(jié)果不超過10m3/h時，認為注漿效果符合要求，否則要復(fù)注或打補充孔，直到合格為止。2、原始記錄分析法通過放水法檢查合格后，還要對本次注漿的各個注漿孔的打鉆及事故處理情況，注漿時的注入量、注漿壓力、跑漿情況等記錄資料逐個進行分析研究，判斷認為全部合格后，結(jié)束工作面注漿開鑿井筒。若發(fā)現(xiàn)個別注漿孔的深度不夠，或鉆具掉在孔內(nèi)無法處理，注漿時個別孔沒有達到注漿結(jié)束標準等，都要采取補孔或復(fù)注的辦法處理，直到符合要求為止。3、打孔檢查法不能準確地判斷注漿效果時，采用在水流上方或注漿質(zhì)量差的部位打一、二個檢查孔的辦法，檢查注漿效果，根據(jù)檢查孔的涌水量，計算井筒開挖時的最大涌水量。十一、井筒快速施工的幾項措施1）石英砂巖地層由于巖石豎向裂隙發(fā)育，且?guī)r石堅韌，放炮進尺低，給施工打眼帶來很大困難，一方面打眼夾鉆桿，另一方面打完眼后，眼吹不出來，火藥裝不進去。項目部技術(shù)人員根據(jù)實際情況，采用多眼、淺眼原則，編制切合實際的爆破圖表，有效果和加快了施工正規(guī)循環(huán)。2、石英砂巖巖石破碎，清底施工難度大，加上排水設(shè)備維護量大，一定程度上治約了施工進度，為了保證正規(guī)循環(huán)有序進行，排水設(shè)備檢修盡量在出碴班進行，抓巖機維修安排在打灰班進行，使設(shè)備影響降低到最低限度。3、充分利用設(shè)備間歇，進行設(shè)備檢修維護，機電設(shè)備包機制管理，責任具體到人。另外利用經(jīng)濟桿對機電影響定指標，按實際影響時間長、短進行獎懲，充分調(diào)動職工的積極性和創(chuàng)造性，有效控制施工設(shè)備影響。4、掘砌施工實行小指標，職工收入與進尺、質(zhì)量掛鉤，實現(xiàn)多勞多得，與此同時，為加快施工進度體現(xiàn)時間觀念，引入時間獎懲機制。在規(guī)定時間內(nèi)完成任務(wù)的班組給予獎勵，提前完成按時間長、短另行嘉獎，反之給予相應(yīng)處罰。十二、結(jié)束語止水墊破除后，在井筒工作面實測涌水量10m3/h。=實踐證明\*Arabic實踐證明此漿液可注性好，具有在巖層中呈扇形和面狀擴散的特點，與水泥漿液的線狀滲透不同，尤其適用于微細裂隙中注漿堵水。因此采用化學(xué)注漿雖然量少，但能取得非常顯著的封水效果。另外