Question

注浆堵水工艺及施工

Answer 1

1.动水注砂石试验

静水注浆方案确立以后，小马村矿水闸墙施工尚需一定的时间。我们利用这段时间进行了流水试验、联通试验等。经查找，L₂灰岩主要水流通道位于东部及北部；另外，在1986年1月19日完成10个钻孔以后进行了动水条件下堵水试验。根据钻孔吸水量（大于1.5m³/min）大小情况，分别对2^＃、4^＃、5^＃、6^＃、7^＃、8^＃、10^＃、11^＃、15^＃孔灌注了砂石，共注入砂子203.4m³，直径0.3cm的石子288.5m³，直径0.5～1cm 石子81.70m³，共计573.60m³。全部注向L₂灰岩。由于打钻过程中未见溶洞，使动水注砂石工作十分困难。于是在4月24日停止了动水堵水试验，在此期间中马村矿井筒排水量由125m³/min减少到85m³/min，水位标高-62m左右，水量减少的原因：一是枯水季节水量自动减少，二是所注砂石堵塞了部分过水通道所致。

2.静水注浆及其工艺

当小马村矿井下防水闸墙门打成，中马村矿井筒所安装的潜水泵停止运行，井筒水位上升，在1986年8月1日中马村井筒水位+64.8m，小马村矿西部水位+47.2m时，开始了突水点的静水注浆。截止至12月27日注浆全部结束，工期4个月27天，静水注浆阶段共注21个孔（9^＃孔因不漏水，6^＃孔距1^＃、3^＃、11^＃孔较近未进行注浆），36个层段，进行了181次注浆，共注入水泥7833t，砂子2162.21m³，水玻璃（波美度25～30）76.65m³。

（1）注水段的确定

23061工作面突水点注浆钻孔实见L₈灰岩顶板至L₂灰岩底板垂高65 m左右。石灰岩7层并贯穿以断层破碎带。为了消除各含水段之间由于压力差所造成的扩散不均匀，采用了分段注浆。原则上，南部L₈灰岩与断层带为一段，L₂灰岩为一段，北部L₈灰岩为一段，断层破碎带与L₂灰岩为一段。

（2）注浆施工顺序

由于施工力量所限，只能分期分批进行注浆。根据构造条件和联通试验结果，主要水流通道在北部和东部，抓住主要水流通道，切断L₂灰岩的补给，这些钻孔是19^＃、16^＃、18^＃、15^＃、13^＃、17^＃、10^＃、2^＃等孔，然后逐渐全面铺开。

在注浆段的施工顺序上，原设计所有钻孔一直打穿L₂灰岩，利用孔内止浆塞由下而上分段分次、间歇注浆。通过16^＃、18^＃两孔注浆，由于岩层破碎，浆液通过钻孔围岩裂隙串到止浆塞以上。在一次注浆之后，止浆塞起拔不动而出事故。为此，后来各孔均改成一次全段注浆后，自上而下分段透孔、分段注浆。

（3）浆液选择

由于突水点以东受冯营矿排水的影响，北部小马村矿西区水位尚未稳定，与中马村矿水位未取得平衡，L₈灰岩水位向东、向北降落，形成水力坡度，地下水沿北东向缓慢流动，为了减少灰浆稀释，初期大泵量高浓度砂浆（灰砂比0.5～0.68，砂浆比重1.65～1.71 g/cm²，加入3%～4%水玻璃）进行灌注，充塞主要通道，争取早日将L₂灰岩给水线切断。中期注以1.5～1.54 g/cm²的较稀液扩大扩散范围，后期用高压灌注比重1.7～1.74 g/cm²的灰浆加水玻璃3%～4%，提高凝结时间和结石体强度。

（4）注浆设备及工艺流程

在打钻过程中各孔虽未遇到溶洞，但岩石破碎，消耗量大，兼之控制面积大，注浆孔多，因而注浆量大；加上中马村矿停产，有剩余劳动力，灰浆搅拌是人工上料、一次搅拌（搅拌机）、二次搅拌；加砂系统是装载机铲砂、皮带转运机、二次搅拌，待砂浆混成后，由两台250/40注浆泵（泵量400～450L/min）送入钻孔，当孔口压力升到35～40kg/cm²后，下次注浆用镇江产的250/120高压注浆泵注水泥浆。250/120高压注浆泵的优点是无级变速，可以根据钻孔吸浆量的大小来调节注浆泵的泵量，从而满足注浆压力的需要。

（5）单孔注浆结束标准

注浆压力 23061工作面突水点标高约在-198m，L₂灰岩水位+35m，承受水压28.3kg/cm²以下，在规定受注层段最终压力时一般取静水压力的1.5～2倍。此次注浆因突水点静水压力大，而且仅一道防线，为保证注浆质量，将单孔结束注浆压力定为60kg/cm²，孔口压力超过静水压力的2倍，加上浆液比重，受注层段压力达到静水压力的3～3.5倍。

注浆孔吸水量及吸水率 注浆孔注浆结束时，吸水量（泵量）不大于200L/min，单位吸水率小于0.05L/min·m，其计算方法：

河南省焦作煤田矿井水防治研究

这次注浆在计算实际单位吸水率时，注浆段高度仅采用了主要灰岩含水层的厚度，部分钻孔加上了断层带的厚度，此外的破碎裂隙段还未测定，不计算在内；另外，所选用的参数是最后一次注浆前压水试验的数据；也就是说，在压水试验后通过计算单位吸水率小于0.05L/min·m之后再注一次灰浆，因而安全系数是较高的。