注漿堵水的適用條件

(1)當老窯或被淹井巷的積水與強大水源有密切聯系時，可先注漿堵截水源，然后排干積水。例如，山東肥城國莊礦、河南焦作演馬莊礦等，都是先堵截水源后再排干積水恢復生產的。

(2)當井巷工程必須穿過一個或幾個強含水層或充水斷層，如不堵截水源，將給礦井生產和建設帶來很大困難和危害，甚至無法施工，我國許多礦井穿過強含水層時，都是利用這一方法。

(3)當井筒或工作面發生嚴重淋水，為了加固井壁、改善勞動條件、減少排水費用，可以采取注漿措施。

(4)某些涌水量特大的礦井，為了減少礦井涌水量，降低常年排水費用，亦可采用注漿堵截水源。

二、注漿工作程序

1．注漿材料的選擇

注漿材料的選擇應根據堵水的目的、地質條件、施工條件、注漿工藝和投資多少等因素決定。從水文地質條件考慮，材料的選擇可參考表7 -1。

2．注漿工作步驟

1)注漿段高和注漿方式

注漿段高是指一次注漿的長度，可分為全段一注漿和分段注漿兩種。前者是將注漿孔鉆至終孔后一次注漿，適用于含水層距地表近且厚度不大、裂隙發育較均勻的巖層，其優點是一次鉆進、一次完成注漿，縮短施工時間；缺點是段高大時不易保證質量。當巖層吸漿量大時要求注漿設備能力大，易出現不均勾擴散，影響注漿堵水效果。當注漿深度較大，穿過裂隙大小不同的多個含水層時，在一定注漿壓力下，為防止漿液在大裂隙擴散遠、小裂隙擴散近，上部巖層的裂隙進漿多、下部巖層裂隙進漿少，應采用分段注漿。

段高可按巖層破碎程度劃分。我國經驗數據如下：極破碎巖層一般為5 ~10 m;破碎巖層為10 ~15 m;裂隙巖層為15 -30 m；重復注漿可取30 -50 m。

注漿方式是指注漿順序，分下行式和上行式兩種。自上而下依次注漿稱下行式注漿，即從地表鉆進含水層，鉆一段孔，注一段漿，反復交替，直至全深。其優點是上段注漿后，下段高壓注漿時不跑漿，同時上段獲得復注，注漿堵水效果好。缺點是鉆孔與注漿交替進行，工期長。該方式適用于巖層破碎或裂隙發育的地層。自下而上的注漿稱上行式注漿，即注漿孔一次鉆進到注漿終深，使用止漿塞，自下而上逐段注漿。其優點是無重復鉆進，能加快注漿速度。該方法適用于巖層較穩定、垂直節理不發育的地層。

表7-1注漿材料選擇一覽表

2)注漿前壓水

注漿前壓水的目的在于將裂隙中松軟的泥質充填物推送到注漿范圍以外，從而提高注漿質量和堵水效果。對于大裂隙，壓水時間為10一20 min;中小裂隙，則需15 - 30 min或更長一些。重復注漿鉆孔壓水時間適當延長至30 - 60 min。壓水時壓力應由小增大，最大不得超過注漿終壓。

3)下放止漿塞及注漿

止漿塞放至規定位置后，接好輸漿管，壓縮膠塞止漿并經壓水試驗檢查好，即可進行注漿。注漿過程中應特別注意堵漿、跑漿及冒漿，對待不同情況采取相應措施，以保證注漿工作正常行。

三、注漿參數

(l)漿液擴散半徑。裂隙中漿液的擴散半徑隨巖石的滲透系數、注漿壓力、注入時間的增加而增大，隨漿液的濃度和黏度的增加而減小。根據現場經驗，巖溶地層注漿，漿液平均擴散半徑為10 -15 m，裂隙地層注漿．漿液平均擴散半徑為4-8 m。

(2)注漿壓力。注漿壓力對漿液的擴散影響很大，經驗表明，隨著注漿壓力的提高，充塞物質的強度急劇增加，這就保證了充塞物具有足夠的強度和不透水性。在地下水流速大的情況下，應設法增加漿液的流動阻力，需降低注漿壓力，故合理運用注漿壓力是注漿的關鍵。不同地區因地質條件不同，注漿壓力也不盡相同。有的地區選用注漿壓力為靜水壓力的2―2.5倍，有的則根據巖石裂隙采用合適的壓力值。

(3)漿液注入量。

(4)注漿結束標準。一般是用兩個指標表示：一個是最終吸漿量，即注漿注至最后的允許吸漿量；另一個是達到設計壓力時（即終壓時）的持續時間。從理論上講，最終吸漿量是越小越好，最理想的情況是注至完全不吸漿，但難以做到，敢結束標準是注漿壓力達到設計終壓，一般為受注含水層水壓的1.6~2.5倍，吸漿量小于80 Umin，時間不少于30 min即可。

四、方案設計

說明：制訂方案時應反復研究分析，在弄清水文地質條件的基礎上，對堵水工程作出正確部署，對堵水方法提出明確要求，在資金來源、設備、人力、物力上進行安排。

主要措施及要求：確定堵水部位或地段，堵住主要水源通道。

設計內容：

(1)確定堵水范圍、注漿層位和部位，以及注漿孔、觀測孔、檢查孔孔數及其布設方式。

(2)確定注漿深度，劃分注漿段，選擇注漿方式和止漿方法。

(3)選擇注漿材料，提出配方試驗要求。

(4)確定注漿參數及質量檢查和評價方法。

(5)選擇鉆探設備，確定鉆孔結構及施工方法。

(6)注漿設備選用及注漿站布置。

(7)確定主要安全技術措施（含注漿操作規程）。

(8)估算材料消耗量，編制設備．材料及試驗用儀器等清單和資金概算。

(9)確定施工勞動組織與工期安排。

(10)編制相應圖件。

五、鉆孔準備（施工注漿孔）

說明：工程進展快慢，關鍵是施工注漿孔，既要速度快，又要取準取全資料。注漿孔結構與注漿方式、巖層條件有關，根據注漿目的和裂隙發育程度及主要分布方向進行布孔。

主要措施及要求如下：

(1)采取措施，防止鉆孔偏斜。

(2)盡量用注漿法護壁，孔內不下套管。

(3)注漿段必須清水鉆進，遇坍孔可注漿或下護壁管。

(4)受注層鉆進需取芯，并對巖芯的溶隙、裂縫等進行詳細記錄。

(5)注漿孑L過采空區應下套管通過，至受注層前1.5 m時應止水換徑。

(6)注漿孔盡量與更多的裂隙或巖溶交切，或沿主要巖溶裂隙發育方向和部位布孔。

六、建立注漿站（圖7 -1）

說明：注漿站必須充分估計注漿孔位置的變化，設立在最適中的地點（即應靠近注漿孔），輸漿管路要短、彎頭少、變徑少，設備及管路排列要緊湊，便于操作與管理。

1-黏土；2一帶式輸送機；3-制漿機；4-旋流泵（雜污泵）；5-除砂器（凈化器）；

6-攪拌機；7-水泥計量器；8-散裝水泥罐；9-水泥攪拌機；10-注漿泵

（泥漿泵）；11-壓力表；12-高位水箱；13-粗漿池；14-廢渣池；15-精

漿池；16-漿池；17-=漿池；18-吸漿池；19-送料孔

圖7-1注漿站示意圖

主要措施及要求如下：

(1)密封式風動運灰和造漿系統，是較科學的注漿系統，目前射流造漿更先進、更好，大的堵水工程應盡可能采用。

(2)水泥漿必須攪拌兩次。

(3)采用地道吸塵。

(4)要求供水充足，運輸通暢，能風雨無阻地工作。

(5)注漿泵的易損件要有足夠的備用件。

(6)冰凍季節施工要有保暖防凍設施。

(7)設置排水溝。

七、注漿系統試運轉并對管路設備做耐壓試驗

說明：注漿系統安裝后，應立即進行耐壓試驗，以便發現問題及時處理。

主要措施及要求如下：

(l)操作時應先打開回水閥，然后開泵，逐漸關閉回水閥，使整個管路逐步升壓。

(2)斌壓時需有安全措施。

八、鉆孔沖洗與壓水試驗

說明：由于受注層鉆進使用清水，易使巖粉沉淀后進入巖層裂隙、溶隙中。另外，裂隙、溶隙或溶洞內充填有黏土和黏泥，它們與水泥漿漿液或其他漿液不膠結，故須把它們沖洗掉或沖走，從而提高注漿質量和堵水效果。

壓水試驗壓力值應視工程的具體情況確定，為便于成果分析對比，所采取的壓力標準盡量一致。

主要措施及要求如下：

(1)下止漿塞前應沖洗受注層段，事先應測量漏失量，如失水量不大，應找出原因，必要時可采取刷孔、沖孔，加化學劑[ Na：CO，、NaOH、HCl（對灰巖段）]，甚至采用爆破方法等措施擴大裂隙或溝通裂隙、溶洞或巷道。

(2)沖洗前先測量注漿孔及鄰孔水位，沖洗過程中也要觀測鄰孔水位，以了解孑L間串通或是否有水力聯系。

(3)下塞前應測水位，下鉆試探孑L探。

(4)止漿塞應下至受注層以上0.5-1.5 m處，盡量選在堅硬巖石、孔壁規則和無垂直節理處。

(5)壓水過程中及壓水后，應觀測鄰孔水位及下降速度。

九、造漿注漿

說明：注漿孔注漿一般有下列方式：自上而下分段注漿法（下行式）、自下而上分段注漿法（上行式）、綜合注漿法、全孔一次注漿法（不分段）及鉆孔孔口封閉注漿法。

由于我國煤礦水害主要為巖溶水，因此，漿液濃度多以稠漿為主。一般水泥漿或黏土水泥漿水灰比為1:1、0.9：1、0.8：l、0.7：1、0.6：1、0.5：1。

泵液擴散距離與注漿壓力、漿液稠度、漿液初凝速庋、注漿材料、注漿方法、地下水流速、溶洞裂隙寬度及其形態，以及注漿孔穿過溶洞裂隙的部位等有關，因此，每項工程的漿液擴散距離應通過現場試驗確定。在灰巖中注漿，擴散距離最遠可達100 m，有的方向為零（無裂隙），一般為5 -20 m（松散地層例外）。

主要措施及要求如下：

(l)注漿段長度，一般長5-10 m，如受注層厚度小于10 m，則不分段。

(2) -般先注下游孑L，后注上游孔。

(3)注漿濃度，應遵循由稀到濃的原則，逐級改變，結束時又略變稀，初始濃度根據吸水率確定，見表7-2。

表7-2吸水率與初始濃度

(4)根據單位吸水量和巖石裂隙率，應對每一注漿段的漿液注入量作出估算，與實際注入量比較，以判斷漿液充填的范圍或距離，一般采用下式進行計算：

V=AHπR² nB (7-1)

式中V-本段漿液預計注入量（可按水灰比0.75：1考慮），m³；

A-漿液消耗系數，一般取1.2~1.3；

H-一注漿段巖溶裂隙層厚度，m；

R-漿液有效擴散半徑（距離），m；

n――巖溶裂隙率，%；

B-漿液充填系數，為0.7 -0.9。

(5)當注漿壓力保持不變，吸漿量均勻減少時，或當吸漿量不變，壓力均勻升高時，注漿工作應持續下去，一般不得改變水灰比。

(6)注漿前后及注漿時必須觀測鄰孔的孔深及水位變化，以判斷鉆孔是否竄漿，便于及時處理。

(7) -般注漿工作必須連續進行，直至結束。

(8)注漿孔段注到最濃一級漿液，仍不升壓（吸漿不減），甚至采用間歇注漿也仍無升壓顯示時，或單位吸水量大于10 U(min．m-m)，同時是較大溶洞、裂隙或破碎帶時，可注砂、碎石、石碴等骨料。

注漿結束標準如下：

(1)結束壓力，可隨注漿深度增加而增大，一般取大于含水層靜水壓力的2倍，也可按下式計算：

P=P_H +9.8 x10 ^-6HΡ (7-2)

式中 P-有效全壓力，MPa；

P_H -孔口壓力，MPa；

H一計壓點以上漿液柱高度，m；

Ρc――漿液密度，kg/rri3。

(2)結束吸漿量一般為20 - 60 L/min，越小越好。

十、觀測與記錄

說明：觀測記錄泵壓、孔口壓力、泵量及漿液濃度，借以判斷注漿是否正常，是否跑漿或堵塞管路或接近注漿結束。

主要措施歿要求如下：

(1)用流量計觀測鉆孔受注層段的吸漿量或用液面下降及計量直尺、浮標指示器觀測泵的吸漿量。

(2)觀測吸漿量的同時，觀測泵壓及孔口壓力。

(3)根據泵壓、孔口壓力及吸漿量的觀測和記錄，判斷是否正常進漿，是否跑漿或接近注漿結束。

十一、注漿結束后壓水

說明：掌握好這一工序，有利于保證注漿質量，防止堵管、堵孔，從而充分發揮注漿孔的作用。這種壓水分間歇壓水和結束壓水兩種情況。

主要措施及要求如下：

(1)間歇壓水目的是保留再次注漿的條件，而又不沖刷已注入的漿體。壓水量一般

不宜太大或太小，多為注漿管路（含鉆孔）容積的4倍左右。

(2)結束壓水是指注漿段已達結束標準，在準備起拔套管前，為防止堵管和提管后的噴漿而進行的工序。一般以壓人注漿管路容積1-2倍的水量為宜。

十二、關孔口閥，拆洗孔外注漿管路及設備等

說明：注漿結束后壓水，必須關閉孔口閥門，待孔內壓力消失后方可打開。

主要措施及要求如下：

(1)關閉時間一般達4h，待水泥初凝后，方可慢慢啟動，放氣放水查看情況。

(2)孔外注漿系統須及時清洗檢查；冬季放盡積水，或包孔防凍。

十三、打開孔口閥，提取止漿塞或再次注漿

說明：正確分析孔內情況，防止埋住注漿管。無埋管危險，可不提止漿塞，再次注漿（復注）；有埋管危險應及時提塞沖管，再次掃孔復注。

主要措施及要求如下：

(1)如發現止漿塞有返漿可能，應及時打開孔口閥觀察動靜。無嚴重噴漿現象，即可提出止漿塞。

(2)無埋管危險，可待水泥初凝后，打開孔口。

(3)如是間歇注漿，不論噴漿與否，可立即再次注漿。

十四、封孔

說明：已達到注漿結束標準的注漿孔，必須全部封孔。

主要措施及要求如下：漿液初凝后，應下鉆探測封孔深度，達不到要求者，需重封。

十五、分析檢查注漿效果

說明：檢查注漿效果的方法有注漿前后壓水試驗對比；觀測已注孔巖芯是否有注漿體充填；注漿時及前后，鄰孔、觀測孔水位變化；注漿前后放水試驗的漏水量、鉆孔水位對比；注漿蒔后鉆孔無線電波透視。

主要措施及要求如下：

(l)進行放水試驗，檢查礦井漏水量是否減少。

(2)為防止已封堵的出（突）水點第二次突水，對關鍵部位應打檢查孔，注漿加固。

(3)應在下列地段打檢查孔：①地質條件復雜地段，如巖石破碎，有洞穴或構造破碎帶，或單位吸水量大的地段；②注漿施工實踐結果與設計出入較大的地段，或主要水源通道地段；③注漿過程中，曾出現過事故或注漿質量較差的地段。