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新上海一号矿井副井井筒注浆堵水施工 　　新上海一号矿井副井井筒注浆堵水施工 　　杜志龙1，杨猛1，王国庆2，郝大学2 　　摘要：介绍了新上海一号矿井井筒的涌水治理情况，根据井筒条件，合理选择了注浆堵水的施工工艺和注浆参数，选用了新型聚合产品HK-9101化学灌浆材料作为堵水材料，采取严格的安全措施，快速、安全、高效地治理了井筒水患。关键词：新型聚合产品；注浆堵水；井筒 　　1.工程概况 　　1.1井筒概况 　　新上海一号煤矿设计生产能力为400万吨/年，立井开拓，在工业广场内布置主、副、风三个井筒，采用全深冻结法施工。副井井筒井口设计标高+1317.05m，设计净直径为8.0m，井筒深度为547m。井壁均采用双层钢筋混凝土结构。 　　1.2水文及地质情况 　　该井田水文地质条件比较复杂，其主要的特点是含水层较多、隔水层隔水能力差、含水层强度低。从井筒掘进实际揭露来看，地表以下540m范围内含水层多达十一层，各含水层以孔隙水为主，多数含水层间的隔水层厚度较薄，隔水性能相对较差，含水层容易导通。各含水层为砂岩，泥质胶结，胶结程度差，揭露后呈松软、膨胀状态。 　　2016年3月14日停止冻结，至出水时各井筒已基本解冻，且出水位置有不同程度的支护变形开裂，由于如上分析的水文地质条件，加之盐水管解冻后各含水层间直接构成水力联系，具备了井筒或马头门涌水的条件。同年夏由于井筒涌水量超过70m3/h，最大涌水量达到131m3/h，单层含水层最大涌水量达到23.9m3/h，必须进行注浆堵水施工。首次注浆采用水泥－水玻璃注浆，共注入水泥200t，水玻璃70t。注浆后井筒涌水量仍超过15m3/h，须进行二次注浆。 　　2.井筒注浆堵水设计 　　根据新上海一号矿井副井井筒条件和注浆水文地质条件，本次注浆工程的特点是(1)涌水段范围大，水压高，最大达到5MPa。(2)各含水层为砂岩，泥质胶结，胶结程度差，揭露后呈松软、膨胀状态。针对这一工程特点，此次注浆方案选择高低压结合、深浅孔并用、采用化学注浆直接堵水的方式。 　　2.1注浆范围 　　根据副井水文地质条件及现出水段分布情况,副井井筒注浆范围为井深137m至井深437m。 　　具体段高划分为： 　　第一注浆段高213m； 　　第二注浆段高50m； 　　第三注浆段高37m 　　2.2注浆方式 　　首先采用上行式注浆方式，对1、3注浆段高范围的明显出水点进行壁间注浆直接堵水;对2注浆段高进行壁后注浆封水、然后再采用上行式注浆方式，对1～3注浆段高进行壁间复注封水。 　　2.3注浆参数 　　2.3.1注浆压力 　　注浆压力的确定取决于以下两个方面的因素： 　　A：注浆压力应能满足浆液克服水压而进入待注岩层体中，一般取静水压力的1.5～2倍，即2～8MPa。 　　B：注浆压力不能大于井壁的承受能力。一般井壁强度能够承受的压力范围可用以下公式[1]确定： 　　Pb=3.596λ0.6523R0.6459MPa 　　 　　　　式中　　λ－壁厚与井筒外半径的比值 　　R－砼的立方体单轴抗压强度 　　注浆压力的大小是注浆工程成败的关键因素之一，压力太小，浆液扩散半径小，易产生注浆盲区，影响注浆效果；压力太大则可能破坏井壁，综合考虑将注浆压力取值如下： 　　第一注浆段高正常注浆压力3.5MPa、终压4.5MPa。 　　第二注浆段高正常注浆压力4MPa、终压5MPa。 　　第三注浆段高正常注浆压力5MPa、终压6MPa。 　　2.3.2浆液扩散半径及注浆孔布置 　　由于浆液扩散半径受裂隙孔隙影响极大[2]，根据经验，按浆液扩散半径4m来确定注浆孔距。按此浆液扩散半径，初步确定孔间距范围8m。副井井筒净直径Φ8.0m，第一注浆段高：排距8m，每排3孔，上下排孔位、孔深交错布置，共布置26排，计78孔；第二、三注浆段高：排距8m，每排4孔，上下排孔位、孔深交错布置，共布置11排，计44个孔。 　　2.3.3注浆孔结构 　　设计孔深：壁间注浆孔深为0.55～0.85m，孔径42mm；壁后注浆孔深为1.3m～2.0m，孔径42mm。注浆孔结构为孔口管。 　　2.4注浆材料选择 　　注浆材料选择次序：水泥浆水泥～水玻璃化学浆,本工程已采用水泥－水玻璃进行首次注浆，并使井筒涌水量从70m3/h减少到15m3/h。决定采用由杭州国电大坝安全公司生产的HK-9101聚氨酯化学灌浆材料。 　　该浆液在物理性能(粘度、胶凝时间、聚合特点等)、强度性能(粘结强度、固砂强度)及高渗透性等方面均可以满足该项工程固结防渗的要求。另一方面，浆液具有稳定性较好、无溶剂等特点，在煤矿井下可以安全使用。 　　不同条件下的试验结果表明，HK-9101聚氨酯化学灌浆材料的渗透性、胶凝时间可以通过改变浆液浓度进行有效控制，在对粘结强度和抗渗性能不产生较大影响情况