矿山注浆堵水技术

注浆也称灌浆，就是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，借用注浆设备或浆液自重对之施加压力，通过钻孔输送到受注层段中的一种施工技术。其实质是使浆液在受注层中渗透、扩散、充填，经过一定时间后凝固和硬化，从而达到加固受注层和抗渗防水的目的。      

按注浆材料：水泥单液浆，水泥-水玻璃双液浆，水泥-粘土（粉煤灰、沙子）混合浆，化学浆液。

按水动力条件：静水注浆，动水注浆。

按工程目的：帷幕注浆，注浆改造，注浆堵水，井筒预注浆，管棚支护注浆。

按注浆工艺：旋喷注浆，孔口静压注浆，孔内       止浆注浆。

按突水构造：断层注浆，裂隙注浆，陷落柱注浆

选择堵水方案应考虑的因素

1）突水水文地质条件。水源、突水构造的类型、突水方式，井下与地面施工条件等。

2）矿井受淹状况与施工条件。淹巷道、工作面，还是淹水平、或是整个矿井，地面与井下的施工条件等。

3）本次突水与矿井今后防治水工作和煤炭生产接续的关系。

4）不同方案的工期与工程造价因素

先探后治，探治结合

2）动态设计

3）分序次施工

4）注浆工艺科学合理

  (1) 先骨料、后浆液;

  (2) 动水注骨料、静水注浆;

  (3) 注浆时间小于浆液凝固时间相适应

  (4)  注浆强度与受注层吸浆量相匹配 

项目背景

“4.12”突水灾害

        1）水源：奥陶系强岩溶含水层

        2）水量：出水后3h水量就增加10000m3/h以上，出水后9h水量增加到最大水70000m3/h 

        3）通道：隐伏导水陷落柱

        4）其他：总涌水量约1000万m3 ，奥灰含水层内影响半径达30Km 

技术要求：钻孔须在垂深586m处透巷，透巷水平位移不得大于1m，偏斜精度达1.72‰ 

2）钻探工艺：

      （1）T685WS车载顶驱钻机，灵活机动

      （2） 复合钻进技术纠偏 

         PDC(钻头)+ф197mm(双扶)单弯螺杆(0.5°)+ ф203.2mm无磁钻铤+ф203.2 mm普通钻铤+ф178 mm普通钻铤×6+ф114 mm钻杆

3）钻进效率：平均每孔12天，最快达到100m/天

4）钻探成果：7个钻孔命中巷道

施工条件：高水压5.46MPa ,动水条件，煤层巷道，巷内空高1.5m左右，巷内动水流速约300-350m/h 。

2 灌注工艺

  1）灌注方法：水力射流，孔口密闭、砂石自重连续灌注法 ，定期下钻具透扫骨料。

  2）骨料级配：骨料分细纱和石子两类 

     级配：河沙:小石子: 中石子:大石子=1:1:2:1 

  3）水固比 ：6:1-10:1 

  4）灌注结束标准 ：骨料堆积到巷顶经多次下钻冲扫仍不能进入巷道且经注（压）水试验，q值已降到1.0L/min.m以下时此孔灌注骨料工作结束 

第一阶段，旋喷注浆：首先选择3个钻孔进行旋喷注浆施工，通过注入高压水泥浆液流，强行切割周围骨料，使水泥浆液与骨料充分混合，形成3个相对孤立的截断过水断面的砂浆或混凝土结石体。

第二阶段，充填注浆：在旋喷注浆孔之间进行充填注浆，将旋喷结石体之间的空隙充填，形成一个整体的、连续的阻水墙。

第三阶段，升压注浆：主要对阻水墙与顶底板岩石的接缝，以及岩石裂隙进行注浆加固，一方面增强阻水墙与围岩粘接力，提高抗挤出与抗水流冲刷能力。另一方面，注浆封堵了顶底板裂隙，可以防止突水绕流。另外，通过高压注浆提高阻水墙体的强度与抗渗透能力，封堵薄弱带的过水通道

第四阶段，引流注浆：在工程后期矿井完全淹没、阻水墙基本形成情况下，井下突水基本为静水状态。为了检验堵水效果，封堵残留小的过水通道，在矿井试验排水期间，利用G2孔进行注浆，对出水口附近进行注浆封堵。

1）陷落柱从奥灰顶界面的-690m水平一直发育到上石盒子下段的-240.61m水平，垂直高度达450m，它穿透了大青、野青及9煤、2煤顶板砂岩含水层，并成为以上含水层的强大补给水源，如不进行陷落柱治理，在这些含水层中井巷工程一旦揭露与陷落柱有联系的导水裂隙时，则会发生突水，不仅增加了矿井涌水量，而且威胁着2煤、9煤的安全开采。

2）突水后陷落柱内大量的充填物被高压水冲出堆积在巷道，扩大了陷落柱空洞裂隙的体积，破坏了原有的平衡状态，使陷落柱周边岩体存在再次塌落的可能，特别是煤层强度低、结构疏松，更容易发生坍塌。因此，如不进行陷落柱治理，2煤煤柱的塌落使煤柱厚度变薄，陷落柱二次突水的危险性进一步增大。

3）注浆封堵陷落柱，切断奥灰水的补给通道，降低柱内水压，可以减少陷落柱四周煤柱的留设厚度，部分煤炭资源。