代少軍， 畢玉成， 高乃志

(1.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 哈爾濱 150022； 2.中建三局集團(tuán)有限公司 南方公司， 廣州 510000； 3.中煤黑龍江煤炭化工(集團(tuán))有限公司 依蘭第三煤礦， 哈爾濱 154854)

0 引 言

立井井筒施工需要穿過(guò)復(fù)雜的地層，建設(shè)工期長(zhǎng)，施工難度大，且經(jīng)常受到地質(zhì)變化尤其是井下涌水的影響[1-2]。井筒預(yù)注漿是目前解決井筒涌水行之有效的方法，井筒預(yù)注漿主要有地面預(yù)注漿與工作面注漿兩種方法[3-12]，根據(jù)礦區(qū)具體條件，選擇合理的注漿方法，能夠降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量。依蘭第三煤礦巖層主要為新近系“三軟”地層，巖層膠結(jié)程度較差，遇水后易泥化、砂化，且含水層主要水源為孔隙水，豎向裂隙發(fā)育，含水層水力豎向聯(lián)系良好[13]。多年來(lái)，很多采用普通法強(qiáng)行穿過(guò)類似地層的立井均遇到施工難題。國(guó)內(nèi)彬長(zhǎng)地區(qū)、蒙陜地區(qū)、寧東地區(qū)有多個(gè)與依蘭第三煤礦地質(zhì)條件相似的礦井,如塔然高勒煤礦[14]、亭南煤礦[15]、麥垛山煤礦[16]、核桃峪煤礦[17]、新莊煤礦[18]、邵寨煤礦[19]等，由于過(guò)松軟含水地層施工未采用凍結(jié)法施工或因凍結(jié)深度不夠,在施工過(guò)程中地層遇水即砂化、泥化而中止施工，后采用工作面注漿，但新近系地層可注性極差[20]。也有個(gè)別井筒采用注漿法通過(guò)新近系地層，如崔木煤礦[21]、紅四煤礦[22]，其中紅四煤礦風(fēng)井花費(fèi)了大量的治水費(fèi)用和超過(guò)半年的治水時(shí)間后，還是在涌水量超過(guò)40 m3/h的情況下艱難落底。當(dāng)前，新近系地層采用普通法施工還沒有成功案例。

中煤能源黑龍江煤化工有限公司依蘭第三煤礦(簡(jiǎn)稱“依蘭第三煤礦”)采用立井開拓方式，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2.4 Mt/a，工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)設(shè)主、副、風(fēng)3條立井井筒，井筒深度為710 m。依蘭第三煤礦立井凍結(jié)深度為70 m，而70 m以下的新近系地層既是軟弱地層，又有砂泥巖孔隙、裂隙含水層，采用普通法施工可能會(huì)面臨很大的施工難度和風(fēng)險(xiǎn)，因此必須選擇合理的注漿方法，再掘進(jìn)施工，以確保安全。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 井筒涌水量

依蘭第三煤礦分別施工了3號(hào)、12-1號(hào)井檢孔。通過(guò)鉆探、常規(guī)地球物理測(cè)井、抽水實(shí)驗(yàn)、壓漿實(shí)驗(yàn)、流量測(cè)井、采樣測(cè)試等多種手段，查明了井筒地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，根據(jù)抽水實(shí)驗(yàn)及測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)預(yù)測(cè)了井筒穿過(guò)各含水層的涌水量。

井筒檢查孔位置一般布置在距井筒中心10～25 m內(nèi)。井筒檢查孔與主井、副井、風(fēng)井相互距離見表1。

表1 各井筒與井檢孔的距離

3號(hào)和12-1號(hào)井檢孔均進(jìn)行了抽水實(shí)驗(yàn)，采用“大井法”預(yù)測(cè)井筒涌水量，3號(hào)井檢孔預(yù)測(cè)井筒涌水量為924 m3/h，12-1號(hào)井檢孔預(yù)測(cè)井筒涌水量Q為347.65 m3/h。經(jīng)對(duì)井檢孔資料分析，由于3號(hào)井檢孔未進(jìn)行分層抽水實(shí)驗(yàn)，計(jì)算井筒涌水量時(shí)采用煤系地層段含礫粗砂巖、細(xì)礫巖作為一個(gè)整體連續(xù)的巖層預(yù)測(cè)井筒涌水量，涌水量測(cè)試結(jié)果設(shè)計(jì)未采用。

12-1號(hào)井檢查孔對(duì)0～35、>35～136、>136～200、>200～355 m四個(gè)層段進(jìn)行抽水實(shí)驗(yàn)，對(duì)200～355、>355～640、>640～783 m三個(gè)層位進(jìn)行了水文簡(jiǎn)易流量測(cè)井，預(yù)測(cè)井筒涌水量為347.65 m3/h;通過(guò)12-1號(hào)井筒檢查孔重新分析預(yù)測(cè)井筒涌水量為264.04 m3/h。12-1號(hào)井筒檢查孔完井報(bào)告預(yù)測(cè)井筒涌水量與涌水量預(yù)測(cè)見表2。

依據(jù)12-1號(hào)井檢孔預(yù)測(cè)，第四系孔隙潛水涌水量占全井涌水量的79%，136～783 m段(段高647 m)涌水量合計(jì)為31.43 m3/h，井筒中含水層的富水性由上至下有逐漸減弱的趨勢(shì)。

表2 井筒各段涌水量預(yù)測(cè)

1.2 注漿方案

在井筒掘進(jìn)過(guò)程中，涌水比較大時(shí)，通常采用預(yù)注漿技術(shù)通過(guò)，目前井筒注漿通常有兩種方法：一是在井筒開鑿前用地面鉆孔進(jìn)行預(yù)注漿，以封堵水或極大減少出水；二是在井筒掘進(jìn)過(guò)程中工作面注漿，具體注漿實(shí)驗(yàn)方案可經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后確定。

地面鉆孔預(yù)注漿實(shí)驗(yàn)方案只適用于井筒未開鑿前，在井筒中心布置3～6個(gè)鉆孔對(duì)井筒各含水層進(jìn)行提前注漿封堵的方法。由于依蘭第三煤礦3條井筒70 m以上均以凍結(jié)法進(jìn)行施工，井筒均在掘進(jìn)過(guò)程中，因此考慮使用先凍結(jié)再注漿方法。根據(jù)依蘭第三煤礦井筒施工現(xiàn)狀，制定了4種實(shí)驗(yàn)方案，分別進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，優(yōu)選方案。具體方案如下：Ⅰ方案采用凍結(jié)法+工作面預(yù)注漿，凍結(jié)70 m，下部含水層進(jìn)行工作面預(yù)注漿，注漿作業(yè)與井筒掘進(jìn)交替進(jìn)行，由于注漿作業(yè)與井筒掘進(jìn)交替進(jìn)行，對(duì)井筒施工影響較大，一般注漿輔助時(shí)間占總工期的1/4～1/3甚至更大，影響井筒施工工期。深部水壓較大(最大可達(dá)7 MPa)，鉆進(jìn)和注漿的安全要求較高。主井0～347 m為雙層井壁，347～697 m為單層井壁。副井0～348 m為雙層井壁， 348～696 m為單層井壁。風(fēng)井0～335 m為雙層井壁，335～689.8 m為單層井壁。Ⅱ方案采用全井深凍結(jié)，凍結(jié)全深施工后，進(jìn)行壁后注漿[23]。容易操作，鉆孔施工設(shè)備簡(jiǎn)單，井壁變形容易掌握，準(zhǔn)備期較長(zhǎng)，需要進(jìn)行凍結(jié)開鑿后進(jìn)行壁后注漿，注漿工期較短。處理凍結(jié)管耗費(fèi)時(shí)間，井壁存在薄弱區(qū)，注漿過(guò)程中操作不當(dāng)將引起井壁破壞，對(duì)注漿壓力控制要求高，施工空間受限。井筒全部為雙層井壁結(jié)構(gòu)。Ⅲ方案采用深部?jī)鼋Y(jié)，凍結(jié)深度370 m，下部含水層進(jìn)行工作面預(yù)注漿。注漿作業(yè)與井筒掘進(jìn)交替進(jìn)行，凍結(jié)深度較大，施工準(zhǔn)備期較長(zhǎng)，注漿作業(yè)與井筒掘進(jìn)交替進(jìn)行，影響井筒施工工期，深部水壓較大(最大可達(dá)7 MPa)，鉆進(jìn)和注漿的安全要求較高。主井0～370 m為雙層井壁，370～697 m為單層井壁。副井0～370 m為雙層井壁， 370～696 m為單層井壁。風(fēng)井0～370 m為雙層井壁，335～689.8 m為單層井壁。Ⅳ方案淺部?jī)鼋Y(jié)、深部地面預(yù)注漿，凍結(jié)70 m，下部含水層進(jìn)行地面預(yù)注漿。井筒周圍均設(shè)置井筒掘進(jìn)設(shè)備，部分鉆孔需在距離井筒較遠(yuǎn)的位置施工，采用S形定向鉆孔形式成孔，鉆孔開孔位置較為靈活。鉆孔深、設(shè)備要求高，材料消耗大，施工技術(shù)要求高，由于在井筒掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，不影響井筒施工，不影響施工工期。主要涉及鉆孔施工安全，對(duì)作業(yè)人員和設(shè)備影響不大。井壁結(jié)構(gòu)與Ⅰ方案相同。

分別從施工可靠性、施工情況、施工工期、安全性以及各項(xiàng)費(fèi)用等方面對(duì)4種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，如表3所示。通過(guò)技術(shù)比較可知，方案Ⅳ的可靠性及施工難度較大，方案Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均可靠，注漿作業(yè)與井筒掘進(jìn)交替進(jìn)行施工會(huì)影響工期。經(jīng)對(duì)各方案技術(shù)和經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)前期施工準(zhǔn)備情況，確定主、副、風(fēng)3條井筒注漿選用方案Ⅰ，即凍結(jié)段以下部分采用工作面預(yù)注漿方法施工。

表3 井筒注漿實(shí)驗(yàn)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

2 結(jié)果與分析

2.1 第一階段注漿

當(dāng)井筒完成凍結(jié)段掘砌，即開展第一次工作面預(yù)注漿工作。井筒掘砌至整體澆筑段壁座位置，開始刷大斷面，在壁座段圍巖打上錨網(wǎng)噴臨時(shí)支護(hù)，確保圍巖穩(wěn)定，暫不澆筑混凝土而是繼續(xù)向下施工一模外壁，澆筑止?jié){墊，然后改吊盤至壁座底口位置進(jìn)行壁座澆筑，自下而上直至套內(nèi)壁至臨時(shí)鎖口。由于壁座以下超前施工一模外層井壁，此時(shí)探水鉆機(jī)可緊靠外壁布置，終孔位置在徑向上超出下部掘進(jìn)荒徑，形成較大的帷幕，保證注漿效果。

2.1.1 主井

主井各鉆孔涌水量與注漿壓力p比較情況見圖1。6、9、15、17、18號(hào)單孔涌水量較小，其它孔單孔涌水量普遍偏大，在8～14 m3/h之間，注漿壓力均在3.0 MPa左右。分析表明，此段高范圍內(nèi)巖性為粗砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖互層，粗砂巖層數(shù)較多，孔隙裂隙發(fā)育，造成單孔涌水量偏大；注漿初期，注漿壓力不高，吃漿量較大，尤其第1個(gè)孔，可注性非常好，主要是因?yàn)闈{液隨裂隙擴(kuò)散(跑漿)較多，隨后及時(shí)用雙液漿封堵，其它鉆孔均采取先期單液漿、后期雙液漿方式，使得注漿量可控，達(dá)到預(yù)期注漿效果。

圖1 主井各鉆孔涌水量與注漿壓力的比較Fig. 1 Comparison between grouting pressure and water inflow in each main shaft drilling

2.1.2 副井

副井各鉆孔涌水量與注漿壓力比較情況見圖2。1～8號(hào)孔除2號(hào)與4號(hào)孔涌水量變化較大外，其它鉆孔涌水量均在7 m3/h左右，9～16號(hào)鉆孔涌水量明顯減小，分析表明，此段高范圍內(nèi)以泥質(zhì)粉砂巖和粗砂巖為主，巖層呈不規(guī)則節(jié)理發(fā)育；注漿壓力在1.8～3.2 MPa內(nèi)變化，初期注漿壓力損失主要表現(xiàn)為克服漿液?jiǎn)?dòng)阻力與鉆孔和裂隙阻力，后期壓力損失主要表現(xiàn)為排出裂隙水，從注漿時(shí)各孔壓力分析，終壓普遍較大，后期注漿壓力上升較快，說(shuō)明地層內(nèi)裂隙不發(fā)育，注漿堵水效率達(dá)到65%～85%；由于含水層涌水通道發(fā)育的不均質(zhì)性以及注漿孔的終孔深度不一致性，隔水帷幕中仍存在薄弱部位，為副井后續(xù)注漿方案的確定提供可靠依據(jù)。

圖2 副井各鉆孔涌水量與注漿壓力的比較Fig. 2 Comparison between grouting pressure and water inflow in each auxiliary shaft drilling

2.1.3 風(fēng)井

風(fēng)井各鉆孔涌水量與注漿壓力情況見圖3。由圖3可知，1、5、13、17、18號(hào)單孔涌水量較大，尤其1號(hào)孔單孔涌水量達(dá)到36 m3/h，其余孔單孔涌水量普遍在5～10 m3/h之間，注漿壓力在2.0～3.5 MPa之間。分析表明，此段高范圍內(nèi)巖性以炭頁(yè)巖、粉砂巖、粗砂巖為主，初步分析由于受構(gòu)造影響，巖石膠結(jié)程度不均，存在較大裂隙，1號(hào)孔打在豎向貫通的裂隙上，造成涌水量較大，注漿壓力上升較慢；其它涌水量小的鉆孔，注漿壓力上升很快。此類地層需要控制單液漿注入量，及時(shí)采用雙液漿封堵，防止大的裂隙跑漿，針對(duì)吃漿量大、不升壓的鉆孔，可以采取間歇注漿方式，增加一定的漿液凝固時(shí)間。

圖3 風(fēng)井各鉆孔涌水量與注漿壓力的比較Fig. 3 Comparison between grouting pressure and water inflow in each air shaft drilling

2.1.4 注漿效果分析

由于含水層位為新近系地層，地質(zhì)年代新，巖石的壓實(shí)、固結(jié)程度低，硬度低，裂隙、孔隙發(fā)育，通過(guò)第1次注漿量及注漿壓力變化情況分析可知，本區(qū)地層含水層為裂隙、孔隙型含水層。綜合各次探水鉆孔穿過(guò)巖層及注漿過(guò)程中涌水量分析，各含水層涌水量均大于井檢孔報(bào)告，其富水性由上至下有逐漸減弱的趨勢(shì)。

副井工作面預(yù)注漿前期主要針對(duì)裂隙含水層進(jìn)行施工，增大單孔單次注入水泥單液漿液數(shù)量，提高漿液濃度，對(duì)裂隙起到較好的封堵效果，單孔涌水量降幅較為明顯。在施工過(guò)程中，孔內(nèi)降水幅度越來(lái)越小，甚至出現(xiàn)逆向增大的現(xiàn)象，由此得知，孔內(nèi)剩余水量中孔隙水比例較大。由于鉆孔注漿壓力后期上升較快，在下階段施工中，應(yīng)調(diào)整注漿施工工藝，可采取定量注漿方法、間歇式注漿等施工工藝，以達(dá)到控制漿液擴(kuò)散、堵水的目的。

注漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各含水層涌水通道基本已被封堵，堵水效果較明顯，但由于含水層為孔隙、裂隙水及涌水通道發(fā)育的不均質(zhì)性以及注漿孔的終孔深度不一性，隔水帷幕中仍然存在薄弱部位，雖然單液水泥漿具有一定的可注性，鉆孔吸漿量較大(前期注漿量大于設(shè)計(jì)量)，僅有個(gè)別注漿孔注漿壓力上升較快。水泥單液漿堵水效果較好，但只對(duì)較大的孔隙水起到了良好的堵水作用，而小于水泥顆粒直徑的孔隙通道無(wú)法封堵，孔內(nèi)涌水量仍達(dá)到3～10 m3/h，在后續(xù)施工中可適當(dāng)調(diào)整漿液材料配比或采用雙漿液注漿，進(jìn)一步提高注漿效果。

此階段存在的問(wèn)題，一是探水鉆孔施工過(guò)程中有塌孔埋鉆現(xiàn)象；二是前期多孔在掃孔后涌水量反而增大；三是采用雙鉆機(jī)同時(shí)掃孔，雙注漿機(jī)對(duì)兩個(gè)鉆孔同時(shí)注漿在后期涌水量降低速度逐漸放緩，通過(guò)定量注漿，加大掃孔、復(fù)注的頻率，各鉆孔涌水量降低幅度仍較??；四是個(gè)別鉆孔注漿壓力后期上升較快且壓力較大，可通過(guò)調(diào)整注漿工藝，采用間歇式注漿的方法，以達(dá)到漿液沉淀，控制漿液擴(kuò)散距離的目的。

2.2 第二階段注漿

2.2.1 方案優(yōu)化

(1)第一次注漿數(shù)據(jù)表明，主井、副井、風(fēng)井個(gè)別鉆孔出現(xiàn)涌水異?，F(xiàn)象，其共同特點(diǎn)是注漿壓力變化不大情況下，涌水量驟增。在第2次注漿實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要嚴(yán)格控制注漿壓力，注漿終壓原則上不超過(guò)含水層靜水壓力的1.5～2.0倍。

(2)由于個(gè)別鉆孔注漿過(guò)程中壓力反饋不明顯，因此應(yīng)嚴(yán)格控制單孔注漿量，特別是每孔每次不超過(guò)20 m3漿液；鑒于該地層吃漿量大，不應(yīng)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間注漿，應(yīng)嚴(yán)格控制單孔注漿時(shí)間，單孔每次注漿時(shí)間不宜超過(guò)8 h，掃孔時(shí)與上次封孔時(shí)間間隔應(yīng)不小于24 h。以防漿液丟失嚴(yán)重，影響注漿經(jīng)濟(jì)效果。

(3)雖然水文地質(zhì)條件有好轉(zhuǎn)趨勢(shì)，但必須堅(jiān)持探水，繼續(xù)采用“探注—掘砌—壁后注漿”綜合防治水方法，探后是否進(jìn)行工作面預(yù)注漿，視探水實(shí)際掌握的含水層位、涌水量確定，如單孔涌水量不大于10 m3/h，則進(jìn)行簡(jiǎn)單封孔注漿，如果遇有較厚的含礫粗砂巖或砂巖含水層，涌水量大壓力高則必須進(jìn)行預(yù)注漿。井筒施工涌水量20 m3/h以上時(shí)，應(yīng)該考慮壁后注漿封水，降低工作面涌水量，改善井下施工環(huán)境，保證井壁工程質(zhì)量和施工安全。

(4)井幫圍巖存在砂化軟化和片幫現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鸪閹?，?dǎo)致井幫維護(hù)難度加大，存在安全隱患。井幫維護(hù)要從三方面考慮：一是控制上部淋水；二是合理確定掘砌段高，不易超過(guò)3 m；三是減少圍巖暴露時(shí)間。研究井壁結(jié)構(gòu)，做好300 m以下兩層較厚粗砂巖探水工作，根據(jù)探水?dāng)?shù)據(jù)科學(xué)決定雙層井壁結(jié)構(gòu)改為單層井壁結(jié)構(gòu)的位置。

2.2.2 注漿實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

主井第二次注漿共布置17個(gè)鉆孔，第一次18個(gè)注漿鉆孔平均涌水量為8.58 m3/h，第二次17個(gè)注漿鉆孔平均涌水量為8.48 m3/h，下降1.2%，效果不明顯，見圖4。1、6、10、15、17號(hào)鉆孔第二次涌水量較第一次涌水量有所增加，其中1號(hào)與10號(hào)增加明顯。分析表明，新近系軟巖地層地質(zhì)年代新，巖石的壓實(shí)、固結(jié)程度低，裂隙、孔隙發(fā)育，鉆孔之間存在導(dǎo)通裂隙，同時(shí)一些細(xì)小裂隙受到注漿壓力作用，形成新的涌水通道，造成個(gè)別鉆孔涌水量異常。

圖4 主井第一次注漿與第二次注漿涌水量對(duì)比Fig. 4 Water inflow contrastion of twice grouting in main shaft

副井16個(gè)注漿鉆孔第一次平均涌水量為7.34 m3/h，第二次注漿平均涌水量為6.17 m3/h，下降15.9%，效果較好。副井第一次與第二次注漿對(duì)比如圖5所示。

圖5 副井第一次注漿與第二次注漿涌水量的對(duì)比Fig. 5 Water inflow contrastion of twice grouting in auxiliary shaft

第二次注漿后涌水量較第一次涌水量降幅較明顯，取得了理想的效果，但還存在個(gè)別鉆孔出現(xiàn)涌水量增加現(xiàn)象，究其原因，還是因注漿壓力作用，對(duì)巖體產(chǎn)性劈裂作用，將一些細(xì)小裂隙與鉆孔導(dǎo)通，所以應(yīng)加強(qiáng)注漿壓力控制。

風(fēng)井22個(gè)注漿鉆孔第一次平均涌水量為10.86 m3/h，第二次注漿平均涌水量為5.05 m3/h，下降53.5%，效果較好。風(fēng)井第一次與第二次注漿對(duì)比見圖6。第二次注漿后涌水量較第一次涌水量大幅下降?？梢娡ㄟ^(guò)調(diào)整漿液濃度和注漿時(shí)間，控制注漿壓力和注漿量，即各注漿孔采取定量注漿、間歇式注漿等施工工藝，可達(dá)到控制漿液擴(kuò)散、堵水的目的，在新近系軟巖地層中能夠取得理想的注漿效果，實(shí)現(xiàn)井筒安全快速掘進(jìn)。

圖6 風(fēng)井第一次注漿與第二次注漿涌水量的對(duì)比Fig. 6 Water inflow contrastion of twice grouting in air shaft

2.3 壁后注漿

2.3.1 井壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)地壓、水壓計(jì)算及井壁淋水情況，為保證工作面施工安全及混凝土澆筑質(zhì)量，對(duì)井壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，主、副井136～348 m仍采用雙層井壁，348 m至井底為單層井壁,風(fēng)井136～335 m仍采用雙層井壁，335 m至井底為單層井壁，且主井外壁厚度由350 mm調(diào)整到450 mm；副井外壁厚度由400 mm調(diào)整到600 mm；風(fēng)井外壁厚度由350 mm調(diào)整到450 mm。

2.3.2 井筒涌水量

主、副、風(fēng)3條井筒施工相繼落底后，實(shí)測(cè)3條井筒涌水量在20～22 m3/h，涌水來(lái)源主要是井壁淋水。根據(jù)地層實(shí)際揭露情況，井深348～496 m段巖性主要以砂巖為主，該層位井壁接茬淋水較大，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)該段井筒淋水量約為20 m3/h，為主要出水層段；井深496～640 m段為油頁(yè)巖，有少量粉砂巖夾層，該段在實(shí)際掘砌過(guò)程中無(wú)明顯出水現(xiàn)象。油頁(yè)巖下部至井筒設(shè)計(jì)深度710m位置主要以細(xì)砂巖為主，有少量出水。

2.3.3 注漿起止深度和注漿部位

根據(jù)揭露井筒巖性情況，主立井井筒壁后注漿起止深度確定為井深347～512 m，該段主要巖性為砂巖、泥巖；副立井井筒壁后注漿起止深度確定為井深348～685 m，即管子道加強(qiáng)段以上部分；回風(fēng)井井筒壁后注漿起止深度為井深335～526 m段。單層井壁接茬處涌水可在每道接茬以下0.5 m布置一圈注漿孔，如井壁接茬涌水不大，可每隔20 m布置一圈注漿管，見獨(dú)立出水點(diǎn)或大面積滲水區(qū)域?qū)Τ鏊c(diǎn)直接打孔進(jìn)行封水注漿，可適當(dāng)增加注漿孔數(shù)。

采用先上行后下行的方式，如副井先從管子道加強(qiáng)段上口處提盤依次向上進(jìn)行注漿至井深348 m位置，上行注漿工作完成后，隨即下行對(duì)井壁剩余出水點(diǎn)進(jìn)行注漿至井深685 m位置。

2.3.4 結(jié)果分析

注漿設(shè)備及管路安裝完成后，首先進(jìn)行試轉(zhuǎn)，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)后加清水進(jìn)行打壓實(shí)驗(yàn)，壓力達(dá)到設(shè)計(jì)終壓的1.5倍，穩(wěn)定10 min，沒有異常，即結(jié)束壓水實(shí)驗(yàn)。

在進(jìn)行注漿施工時(shí)，注漿的壓力由小到大緩慢增加至終壓，當(dāng)注漿區(qū)域不吸漿為止。如注漿區(qū)域吸漿量過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致注漿壓力大達(dá)不到要求，此時(shí)應(yīng)改用雙液漿。雙液漿注漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是注漿壓力最終達(dá)到設(shè)計(jì)壓力，注漿區(qū)域基本不再進(jìn)漿為止，此時(shí)應(yīng)立即關(guān)閉進(jìn)漿閥，并將泄?jié){閥打開，然后將吸漿籠頭放入清水中，通過(guò)吸漿壓力吸清水來(lái)沖洗注漿泵和混合器，以免堵塞注漿泵。

壁后注漿結(jié)束后，采用容積法對(duì)3條井筒涌水量進(jìn)行了測(cè)量，經(jīng)過(guò)綜合評(píng)定，主井井筒涌水量為1.680 m3/h，副井井筒涌水量為3.296 m3/h，風(fēng)井井筒涌水量為1.122 m3/h，3條井筒均達(dá)到《煤礦井巷工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50213—2010)的要求，注漿效果良好。

3 結(jié) 論

(1)通過(guò)增大水泥單液漿量，提高漿液濃度等措施，對(duì)裂隙水起到較好的封堵效果，單孔涌水量降幅較為明顯，但對(duì)孔隙水治理效果不是很理想，甚至出現(xiàn)涌水量增加的現(xiàn)象。通過(guò)控制注漿壓力、單孔注漿時(shí)間和注漿量等改進(jìn)措施，可有效提高注漿效果。

(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，對(duì)較大的孔隙水使用單液水泥漿注漿，可注性好，單孔吸漿量較大，堵水效果好。對(duì)小于水泥顆粒直徑的涌水通道，使用水泥-水玻璃雙液漿注漿，注漿堵水效果較好。

(3)為達(dá)到注漿效果，提高混凝土自身的抗裂防水能力，在進(jìn)行工作面超前注漿時(shí)可加適量的膨脹劑和粉煤灰，膨脹劑摻入量為水泥用量的6%，粉煤灰摻入量為水泥用量的5%。注漿過(guò)程中在漿液中按水泥用量的0.1%和1%摻加三乙醇胺和食鹽，可以加速漿液凝結(jié)，提高水泥漿液結(jié)石體早期和晚期的抗壓強(qiáng)度。

(4)工作面預(yù)注漿后通過(guò)實(shí)施壁后注漿，井筒涌水量由20 m3/h降至5 m3/h以下，封堵效果明顯改善。