开拓处张海力王和平仝云高

内容提要针对壁后注浆防治水技术在十二矿北风井井筒施工中的应用，介绍了实施壁后注浆的施工方案、方法及施工工艺，并对该技术在应用中的有关问题进行了探讨。

关键词壁后注浆井筒防治水应用

十二矿北进风井井筒位于矿井工业广场以北2.5km处，井筒设计直径5.5m，深度890m，井口标高+271.5m，基岩段支护形式为素混凝土支护。随着井筒的不断延深及穿越多层砂岩含水层，涌水量不断增加，井筒施工至540m时，井筒涌水量已经达到56m3/h，对施工安全造成了较大威胁，为保证施工安全、工程质量和提高施工速度，决定在井筒内实施壁后注浆。

1水文地质特征

注浆段位于井深290~550m之间，注浆段长度260m，井筒揭露岩性主要为砂质泥岩、泥岩、砂岩，其中揭露砂岩含水层共6层，累计厚度96m。岩性以灰白色中粒砂岩为主，中厚层状，岩层裂隙发育。地层倾向N40E，岩层倾角

12~18°。砂岩含水层厚度2~11m不等，出水形式主要为砂岩裂隙水，属砂岩裂隙承压含水层，单层涌水量8~20m3/h。

2施工方案

（1）根据井筒揭露的砂岩含水层和隔水层厚度情况，采用下行式分段注浆，对隔水层厚度大于10m的含水层划分为独立的注浆段，对隔水层厚度小于10m的含水层合并为一个注浆段。本次注浆共6段：第一段290~360m，第二段355~366m，第三段375~386m，第四段405~442m，第五段470~501m，第六段512~550m。注浆范围控制在含水层及其上下2m范围。

（2）注浆顺序采用下行式注浆，从井深290m开始至550m工作面范围内，每段注浆时先把含水层的顶、底封好，防止水上下乱串，然后突出重点注中间，将每段涌水都消灭在本段内。对较长的漏水段，采取由上往下进行，每个分段内先由下往上注浆，再由上往下复注一次。

3施工方法

3.1注浆设备选择

选用锦西产2TGZ—60/210型双液调速高压注浆泵。

3.2注浆孔布置及要求

由于井壁接茬多，岩石裂隙发育，淋水严重而没有大的出水点，故采用密孔法，“五花”式深浅孔配合布孔法，依次开孔，先用深孔放水泄压，再用浅孔低压注浆以加固井壁及围岩，最后用深孔高压注浆封水。注浆孔布置：一般岩层间排距3~4m，出水点较多的部位及厚含水层布孔间排距为2~3m。注浆孔深度控制在1~2m之间，一般岩层深孔数控制在总孔数的三分之一，厚含水层深孔数控制在总孔数的二分之一。

3.3注浆材料

采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，模数为2.4~2.8，波美度40be’的中性水玻璃。根据注浆情况，浆液中加入15%~20%的BR—C型防水剂。

3.4注浆参数

采用水泥、水玻璃双液注浆法。

3.4.1浆液配比

开注水泥浆液水灰比为1：1；封孔水泥浆液水灰比为0.8：1；开注水泥浆与水玻璃之比为1：0.6；封孔水泥浆与水玻璃之比为1：0.8。BR—C型防水剂为水泥用量的15%~20%。

3.4.2水玻璃浆液

每孔开孔时使用15~20Be’的水玻璃，中间过程中加浓到25~30Be’，终孔时加浓到35Be’。

3.5注浆压力

注浆压力大小主要取决于注浆孔静水压大小，但考虑到岩层的裂隙发育程度及井壁抗压强度，本次注浆压力浅孔选择3~5MPa，深孔选择5~8MPa。

3.6扩散半径

为缩短施工工期，保证注浆质量，本次注浆扩散半径控制在2m以内。

3.7注浆量

该井筒含水层岩性以中粒砂岩为主，裂隙发育，浆液能均匀扩散，注浆量按下式计算：Q=V•n•a

式中V—注浆加固体积，m3；

n—空隙率，取0.04；

a—浆液损失系数，取1.3~1.5。

由于注浆段位于井筒中部，岩石受风化影响较小，砂岩含水层浆液损失系数取1.5，顶底隔水层取1.3，砂岩含水层浆液控制半径取7.25m，顶底隔水层取6.25m，六段砂岩含水层厚度共计96m，顶底隔水层注浆总厚度取3×2×6=36m。

（1）砂岩含水层注浆量

Qs=（7.252-2.752）π×96×0.04×1.5=814（m3）

（2）顶底隔水层注浆量

Qg=（6.252-2.752）π×36×0.04×1.3=185（m3）

（3）注浆总量

Q=Qs+Qg=999（m3）

水玻璃取浆液体积的三分之一，故水玻璃用量为999×1/3×1.4=466（t）

水泥取浆液体积的三分之一，故水泥用量为999×1/3×3.15=1049（t）

根据注浆情况，砂岩含水层可使用BR—C型防水剂，加入量为水泥重量15%~20%。

4结束语

实施壁后注浆后，该井筒内的涌水量降至3m3/h以下。实践证明，井筒壁后注浆是一种有效的防治水方法，采用壁后注浆可以有效的将地下含水层的涌水封堵于壁后，同时还起到加固井壁的作用。但是要正确进行壁后注浆，还要注意一些问题：

（1）壁后注浆的施工顺序应根据含水层的厚度分段进行，对漏水段较长的井筒，应由下而上逐段进行。

（2）注浆孔的数量根据堵水需要确定，各注浆孔的有效扩散半径应相交，注浆孔一般应错开排列，均匀布置。

（3）壁后注浆的压力宜比静水压大0.5~1.5MPa，在岩石裂隙中的注浆压力可适当提高。

（4）注浆孔深度应根据不同注浆对象而定，如果对岩层裂隙进行注浆时，注浆孔必须穿过井筒，孔深应等于或大于1~1.5倍的井壁厚度，当注浆段壁后为含水砂层时，为避免透水涌砂，则注浆孔不准穿透井壁，只进行壁内注浆以达到封水目的。