9.3 注浆堵水9,3。1.本条提出了对井筒进行预注浆的主要适用条件和要求,井筒预注浆是指在井筒施工之前，采用注浆方法，在井筒周围形成封闭的隔水帷幕.将井筒涌水量减少至最低限度 使井筒安全顺利地通过含水层.从而改善井筒施工作业环境，为建井工程安全和快速施工创造良好的条件,一般在厚度较大的裂隙含水层或虽然单层含水层厚度不大但单层涌水量大于10m3.h的含水层。且层数多。层段又较集中的情况下。选择地面预注浆方法比较经济合理 当含水层距地表很深又是单一含水层时、或含水层富水性较弱时。或单层涌水量大于10m3。h 但含水层层数少、层段分散.选用工作面预注浆方法较为适宜，井筒预注浆应编制注浆方案，其主要依据是井筒检查孔提供的井筒附近含水层的厚度 层数。水头压力。涌水量等资料.确定注浆起始深度和终止深度的原则是防止含水层通过裂隙进入未注浆段的井筒施工工作面 9，3.2.现行国家标准。煤矿井巷工程质量验收规范,GB 50213对地面预注浆工程。工作面预注浆工程及壁后。壁间注浆工程的掘进漏水量及工程建成后的总漏水量及防水标准在防治水工程章节和附录里都做出了相应的规定，9。3,3、注浆封堵突水点具有减轻矿井排水负担 恢复被淹矿井、保护地下水资源.改善井下劳动条件的作用、是煤矿防治水的重要技术方法之一,为了正确选择注浆堵水方案.判断突水水源、分析突水点位置是首先需要开展的工作,一般确定突水水源采用水化学，水位动态变化分析和连通,示踪 试验等方法，为了确保注浆钻孔能够命中关键部位.分析突水点位置显得尤为重要。通常采用直流电法，瞬变电磁法 三维地震等物探方法,结合定向钻进技术,进行定点探查。验证,9 3,4。帷幕注浆截流技术 是指沿地下水集中补给通道断面布置注浆钻孔，建造帷幕状人工阻水体截断地下水流的一种治水方法，帷幕截流构筑的基本条件,一是过水断面狭窄。二是具有不透水边界 三是受注层具有良好的可灌注性.四是帷幕截流工程实施后具有明显的经济和社会效益。由于帷幕截流具有工程量大 工期长。造价高等特点。应该结合构筑帷幕的基本条件及矿井水文地质条件进行可行性论证、9 3 5、为了减少井巷工程施工后的涌水量 给掘进作业创造良好的工作环境.对于已经穿越含水层的井巷.淋水较大时.应当进行壁后注浆，一般会收到良好的效果，9、3,6.注浆加固 注浆改造和留设防隔水煤，岩，柱是采掘工作面主要的防治水方法,防隔水煤。岩,柱留设与注浆加固 注浆改造往往配合使用、对于具有一定规模的充 导水断层或陷落柱.通过计算留设一定宽度的防隔水煤、岩。柱通常是经济.合理的，对于小型断层，裂隙带等异常含,导、水体通过局部注浆加固消除突水隐患、不仅能够保证正常回采 而且可以增加工作面资源回收量和节省回收时间。但是，对于大型断层和陷落柱往往需要留设几十甚至上百米的防水煤柱，使大量的煤炭资源成为受水威胁的呆滞资源.为了解放这部分煤炭资源,通过注浆方法切断其与富水性强的含水层或水体的水力联系。则能达到提高煤炭资源回采率的目的。尤其对于面临资源枯竭的老矿井较为适用.注浆改造作为改变岩体.层，水文地质条件的方法与手段、其基本原理是、浆液在一定压力,一定时间内，受注层原来被水占据的空隙或通道内脱水、固结或胶凝。使结石体或胶凝体与围岩岩体形成阻水整体、将富水性强的含水层与煤层之间的薄含水层，一般小于10m.改造成隔水层或相对隔水层 从而增加煤层底板隔水层厚度提高其阻水抗压能力、无论选择留设防隔水煤，岩，柱或注浆加固 注浆改造等方法中的哪一种，或其中多种方法的结合,在技术可行，经济合理。安全可靠的前提下。应该进行技术经济比较后确定,9，3.7.无论采用哪一种注浆方法、均需要通过物探 钻探相互配合,以钻探为主查明采掘工作面水文地质条件为前提，并验证注浆效果 由于物探存在专家解释的主观性和对水文地质条件认识不足的客观性等因素影响，因此 以钻探验证来提高安全性是必要的,9.3。8。注浆堵水系统的建设与矿井的分期应一致。9、3.9 本条是关于选择注浆堵水系统及其能力的原则和要求 矿井的注浆量设计指标取决于矿井开拓布置。受水害威胁程度以及同时需要注浆的钻孔数量.一般情况下、当矿井水文地质条件复杂。构造发育、充水水源以动储量为主。水量充沛 导水通道分布广泛的情况下,选择地面固定式注浆堵水系统比较经济合理.当矿井水文地质条件简单,构造不甚发育 充水水源以静储量为主、导水通道分布有限的情况下 选用井下移动式注浆堵水系统较为适宜。当影响矿井注浆堵水系统的关键因素存在一定差异时.在设计过程中应通过技术经济比较后,选择适合矿井条件的注浆堵水系统,矿井堵水注浆量是影响注浆堵水系统选择的重要因素。地面固定式注浆站，造浆方便.注浆系统连续性好.适用于较大流量的注浆、当矿井堵水注浆量较大时 需要大量的注浆浆液,地面配置相对容易.还可以通过管路输送 因此。采用地面固定式注浆系统较为合理,当矿井堵水注浆量较小且注浆点分布范围广,可选用井下移动式注浆堵水系统、地面注浆站选址应满足井下注浆能力、注浆压力和浆液输送能力等要求.根据调查.注浆管路的合理长度一般在1000m，4000m较为理想 管路过长会增加管路系统的输浆阻力，容易造成管路堵塞事故、因此。当注浆管路长度超过4000m时 宜分区建站.以满足矿井多个采区注浆需要 通常较大矿井按区域建设两个或三个地面注浆站来解决井田多区域注浆的问题,9、3、10.注浆材料的品种很多,一般根据注浆效果和使用要求,可选用纯水泥浆。纯黏土浆.黏土水泥浆和粉煤灰水泥浆等组合材料。但必须满足环境保护,注浆效果及施工等要求，预注浆,衬砌前堵水注浆。注浆情况比较复杂。裂隙孔隙有大有小，裂隙宽度大于0、2mm的岩层或砂子平均粒径大于1.0mm的粗砂地层可采用水泥浆.水泥、水玻璃浆 裂隙宽度小于0、2mm的岩层或平均粒径小于1 0mm的中细砂层 且堵水要求较高，可采用超细水泥浆。超细水泥。水玻璃浆.特殊情况下可采用化学浆液。也可将水泥浆和化学浆配合使用。根据调查和众多的地面注浆工程证实，对于裂隙性注浆 只有当注浆材料的粒度是裂隙宽度的1，4以下时才能被挤入 黏土浆液中黏土胶体颗粒粒径在5μm以下.而黏土浆液中的含有较多的砂粒.砂粒粒径在0 2mm,1，5mm之间.1mm的砂粒堆积后就会很快堵塞3mm以下的裂隙 形成孔塞 因此黏土浆液除砂效果是影响注浆效果的关键一环，黏土精细浆液制浆系统可以很好地解决黏土除砂问题 水泥颗粒粒径在30μm.50μm之间。正常情况下.这个粒度对于宽度200μm以下裂隙注浆时可以注进去的。但是不同的制浆方法,对注浆效果有很大的影响.如果是射流法制浆.浆液中水包灰或灰包水的这种灰包含量很多,灰包极易堵塞裂隙.如果是1mm的灰包就会因颗粒堆积很快堵塞3mm以下的裂隙,形成水泥塞.严重影响注浆量和注浆改造效果。而高速制浆是指制浆设备采用涡流原理,液流速度高 冲击大，水流回转速度1000转。min以上、并且水流多次经过了高速叶片，在高速叶片及强涡流的共同作用下 水泥被充分分散，并降低其表面活性、防止其重新凝聚。高速制浆技术制取的浆液材料分散均匀,无灰包,浆液流动性好、进浆量大.注浆效果好.高速制浆的核心设备是高速制浆机、选用黏土精细制浆和高速涡流制浆站制取的浆液细腻,流动性好 质量高 对含水层改造充填的效果好,能确保大流量制浆和大流量注浆。是提高注浆改造工程质量的基础,防水混凝土衬砌一般孔隙小。裂缝细微。普通水泥浆颗粒大.难以注入 必须选用特种水泥浆或化学浆，特种水泥浆是除普通水泥浆之外的其他水泥浆、如超细水泥浆.自流平水泥浆，硫铝酸盐水泥浆等。在注浆材料选择过程中。除要考虑浆液的注浆效果外，还需要对浆液的配制及施工难易程度，浆液本身对环境的影响程度进行评价.优先选用注浆效果好,施工便利.环境影响小的注浆材料。9 3，11 根据现场调查 注浆终孔压力一般为水压的1。5倍，3倍,故要求注浆终孔压力高于水压的1，5倍.且不引起围岩破裂.变形 设计最好要求注浆施工过程中逐步加压 以观察注浆效果 不应一次将注浆压力升高到设计注浆压力.9,3，12 矿井注浆堵水系统一般由注浆管路系统,注浆泵.制浆设备和注浆站等组成。根据矿井注浆堵水需要、注浆堵水系统类型有井筒井巷预注浆 工作面底板含水层裂隙,溶隙的注浆加固和充填改造注浆,突出点封堵注浆 帷幕注浆，陷落柱 采空区或其他较为开放的空间注浆等几种类型 各种注浆堵水系统要求的注浆量、注浆压力不同。几种注浆堵水类型有可能同时并存,另一方面堵水材料类别有注黏土浆.水泥浆,水泥和黏土或其他材料混合浆等 这样要求选用各自相应注浆系统设备,矿井生产能力与注浆堵水系统的制浆量.注浆泵的数量,单台注浆泵的压注能力，输浆管路的趟数和管路的输送能力之间存在科学、合理的匹配和平衡关系 其中制浆能力,输浆管路趟数的多少,管径的合理性是注浆系统的关键环节，它如同矿井采煤量提高后运输提升能力不足时的情况相似 必须高度重视 注浆泵的选择应根据注浆量.输浆管路趟数，输浆管路系统阻力及注浆钻孔终孔压力要求计算确定、注浆泵应与注浆管路匹配。宜采用1泵1管 注浆泵宜选用耐磨性能好.压力高的柱塞式泥浆注浆泵，可分多档调节泵的流量和压力，泵的最高工作压力可满足高压注浆条件并留有足够的裕量，选择单台注浆泵的流量主要取决于受注对象，如果是底板改造或注浆堵水则需要加压注浆,流量15m3。h 5个档位注浆泵较好,矿井可配1套或几套高速制浆系统、1台或几台流量15m3.h注浆泵的组合。如果是对溶洞、陷落柱或采空区的充填式注浆。30m3，h大流量注浆泵比较好用，一般情况下选择1套高速制浆系统、1台流量30m3 h注浆泵的组合比较理想，在相同的体积灌注时.大流量注浆泵可以显著缩短注浆时间，对陷落柱多的矿井尤其需要大流量注浆泵.注浆泵按其结构分为柱塞式和活塞式2类。柱塞类似于液压支柱的内柱、活塞类似于打气筒内的皮塞,柱塞泵耐磨性能好.高压力状态工作稳定，更适合磨蚀性强的水泥,粉煤灰等混合料浆的输送。与柱塞比较。活塞泵适合于输送低密度的润滑性能好的浆液 如泥浆,钻探冲洗液.水煤浆等、如果用活塞泵输送磨蚀性强的水泥、粉煤灰浆液.活塞磨蚀较快,维修工作量较大、9.3,13。考虑到井下移动式注浆站。一般配有防爆注浆泵。油压系统等电气设备,要求通风良好。另一方面又要求管路系统阻力小 运送注浆材料方便，故井下移动式注浆站应设置在注浆地点附近的全风压通风新鲜风流中。并应满足注浆设备运输，安装及检修的要求，9、3.14。本条对注浆堵水管路系统设计提出了相关要求、设计应根据矿井开拓.开采部署,注浆地点分布。注浆站位置等综合考虑注浆管路的路经走向.避免和减小中凹布置。尽量使管路布置合理 在管路最低点设置排空阀.当注浆管路距离较长时,经方案比较可采用钻孔固管下井以减小管路长度.从而减小管路系统的输浆阻力、另一方面又要求设计管道内浆液的流速大于临界流速 以免造成管路堵塞事故，一般情况下.矿井内同时注浆的各个注浆地点,宜分别设置注浆管路，一个注浆点的注浆量取决于注浆钻孔的吸浆量 因此，单趟注浆管路的直径应根据注浆钻孔在受注层的孔径大小和受注层的裂隙发育情况,吸浆量，按照浆液流速大于临界流速计算确定，用于底板含水层裂隙。溶隙的注浆加固和充填改造注浆的管路直径可根据单个钻孔吸浆量,按浆液流速大于临界流速计算选取。对于加压注浆的管路直径的选择。其管路流量取决于受注对象或受注层的裂隙.溶隙。溶洞发育情况和注浆钻孔在注浆段的净直径。据调查。1985年开始煤矿底板注浆改造、目前煤矿已施工的加压注浆钻孔在受注层的直径一般在50mm 73mm，最大的也没有超过80mm，注浆钻孔在单位时间的吸浆量一般在9m3、h 15m3,h、如果钻孔直径加大可以增加注浆流量，但直径过大的钻孔.则其施工工期长，设备能力及施工成本均要增加.其合理性.可行性,安全性需要进一步研究证实、对于大流量注浆.能满足向陷落柱内注浆。又能满足向采空区或其他较为开放的空间注浆、注浆管路的选型可以考虑按30m3。h。50m3、h的流量选择管路直径.结合目前的设备制造水平和矿井的实际应用及施工能力,陷落柱注浆选择DN100的管路即可、当管径大于DN100时。可选用多趟管路 注浆管路趟数的选择应根据矿井水文地质条件和注浆堵水同时需要注浆的钻孔数量确定，并留1趟，2趟备用管路、矿井需要铺设几趟管路才能满足注浆工程的需要 这取决于同时注浆的钻孔数量,建设初期必须考虑周全 并留有扩展的空间.