注浆堵水的适用条件

(1)当老窑或被淹井巷的积水与强大水源有密切联系时，可先注浆堵截水源，然后排干积水。例如，山东肥城国庄矿、河南焦作演马庄矿等，都是先堵截水源后再排干积水恢复生产的。

(2)当井巷工程必须穿过一个或几个强含水层或充水断层，如不堵截水源，将给矿井生产和建设带来很大困难和危害，甚至无法施工，我国许多矿井穿过强含水层时，都是利用这一方法。

(3)当井筒或工作面发生严重淋水，为了加固井壁、改善劳动条件、减少排水费用，可以采取注浆措施。

(4)某些涌水量特大的矿井，为了减少矿井涌水量，降低常年排水费用，亦可采用注浆堵截水源。

二、注浆工作程序

1．注浆材料的选择

注浆材料的选择应根据堵水的目的、地质条件、施工条件、注浆工艺和投资多少等因素决定。从水文地质条件考虑，材料的选择可参考表7 -1。

2．注浆工作步骤

1)注浆段高和注浆方式

注浆段高是指一次注浆的长度，可分为全段一注浆和分段注浆两种。前者是将注浆孔钻至终孔后一次注浆，适用于含水层距地表近且厚度不大、裂隙发育较均匀的岩层，其优点是一次钻进、一次完成注浆，缩短施工时间；缺点是段高大时不易保证质量。当岩层吸浆量大时要求注浆设备能力大，易出现不均勾扩散，影响注浆堵水效果。当注浆深度较大，穿过裂隙大小不同的多个含水层时，在一定注浆压力下，为防止浆液在大裂隙扩散远、小裂隙扩散近，上部岩层的裂隙进浆多、下部岩层裂隙进浆少，应采用分段注浆。

段高可按岩层破碎程度划分。我国经验数据如下：极破碎岩层一般为5 ~10 m;破碎岩层为10 ~15 m;裂隙岩层为15 -30 m；重复注浆可取30 -50 m。

注浆方式是指注浆顺序，分下行式和上行式两种。自上而下依次注浆称下行式注浆，即从地表钻进含水层，钻一段孔，注一段浆，反复交替，直至全深。其优点是上段注浆后，下段高压注浆时不跑浆，同时上段获得复注，注浆堵水效果好。缺点是钻孔与注浆交替进行，工期长。该方式适用于岩层破碎或裂隙发育的地层。自下而上的注浆称上行式注浆，即注浆孔一次钻进到注浆终深，使用止浆塞，自下而上逐段注浆。其优点是无重复钻进，能加快注浆速度。该方法适用于岩层较稳定、垂直节理不发育的地层。

表7-1注浆材料选择一览表

2)注浆前压水

注浆前压水的目的在于将裂隙中松软的泥质充填物推送到注浆范围以外，从而提高注浆质量和堵水效果。对于大裂隙，压水时间为10一20 min;中小裂隙，则需15 - 30 min或更长一些。重复注浆钻孔压水时间适当延长至30 - 60 min。压水时压力应由小增大，最大不得超过注浆终压。

3)下放止浆塞及注浆

止浆塞放至规定位置后，接好输浆管，压缩胶塞止浆并经压水试验检查好，即可进行注浆。注浆过程中应特别注意堵浆、跑浆及冒浆，对待不同情况采取相应措施，以保证注浆工作正常行。

三、注浆参数

(l)浆液扩散半径。裂隙中浆液的扩散半径随岩石的渗透系数、注浆压力、注入时间的增加而增大，随浆液的浓度和黏度的增加而减小。根据现场经验，岩溶地层注浆，浆液平均扩散半径为10 -15 m，裂隙地层注浆．浆液平均扩散半径为4-8 m。

(2)注浆压力。注浆压力对浆液的扩散影响很大，经验表明，随着注浆压力的提高，充塞物质的强度急剧增加，这就保证了充塞物具有足够的强度和不透水性。在地下水流速大的情况下，应设法增加浆液的流动阻力，需降低注浆压力，故合理运用注浆压力是注浆的关键。不同地区因地质条件不同，注浆压力也不尽相同。有的地区选用注浆压力为静水压力的2―2.5倍，有的则根据岩石裂隙采用合适的压力值。

(3)浆液注入量。

(4)注浆结束标准。一般是用两个指标表示：一个是最终吸浆量，即注浆注至最后的允许吸浆量；另一个是达到设计压力时（即终压时）的持续时间。从理论上讲，最终吸浆量是越小越好，最理想的情况是注至完全不吸浆，但难以做到，敢结束标准是注浆压力达到设计终压，一般为受注含水层水压的1.6~2.5倍，吸浆量小于80 Umin，时间不少于30 min即可。

四、方案设计

说明：制订方案时应反复研究分析，在弄清水文地质条件的基础上，对堵水工程作出正确部署，对堵水方法提出明确要求，在资金来源、设备、人力、物力上进行安排。

主要措施及要求：确定堵水部位或地段，堵住主要水源通道。

设计内容：

(1)确定堵水范围、注浆层位和部位，以及注浆孔、观测孔、检查孔孔数及其布设方式。

(2)确定注浆深度，划分注浆段，选择注浆方式和止浆方法。

(3)选择注浆材料，提出配方试验要求。

(4)确定注浆参数及质量检查和评价方法。

(5)选择钻探设备，确定钻孔结构及施工方法。

(6)注浆设备选用及注浆站布置。

(7)确定主要安全技术措施（含注浆操作规程）。

(8)估算材料消耗量，编制设备．材料及试验用仪器等清单和资金概算。

(9)确定施工劳动组织与工期安排。

(10)编制相应图件。

五、钻孔准备（施工注浆孔）

说明：工程进展快慢，关键是施工注浆孔，既要速度快，又要取准取全资料。注浆孔结构与注浆方式、岩层条件有关，根据注浆目的和裂隙发育程度及主要分布方向进行布孔。

主要措施及要求如下：

(1)采取措施，防止钻孔偏斜。

(2)尽量用注浆法护壁，孔内不下套管。

(3)注浆段必须清水钻进，遇坍孔可注浆或下护壁管。

(4)受注层钻进需取芯，并对岩芯的溶隙、裂缝等进行详细记录。

(5)注浆孑L过采空区应下套管通过，至受注层前1.5 m时应止水换径。

(6)注浆孔尽量与更多的裂隙或岩溶交切，或沿主要岩溶裂隙发育方向和部位布孔。

六、建立注浆站（图7 -1）

说明：注浆站必须充分估计注浆孔位置的变化，设立在最适中的地点（即应靠近注浆孔），输浆管路要短、弯头少、变径少，设备及管路排列要紧凑，便于操作与管理。

1-黏土；2一带式输送机；3-制浆机；4-旋流泵（杂污泵）；5-除砂器（净化器）；

6-搅拌机；7-水泥计量器；8-散装水泥罐；9-水泥搅拌机；10-注浆泵

（泥浆泵）；11-压力表；12-高位水箱；13-粗浆池；14-废渣池；15-精

浆池；16-浆池；17-=浆池；18-吸浆池；19-送料孔

图7-1注浆站示意图

主要措施及要求如下：

(1)密封式风动运灰和造浆系统，是较科学的注浆系统，目前射流造浆更先进、更好，大的堵水工程应尽可能采用。

(2)水泥浆必须搅拌两次。

(3)采用地道吸尘。

(4)要求供水充足，运输通畅，能风雨无阻地工作。

(5)注浆泵的易损件要有足够的备用件。

(6)冰冻季节施工要有保暖防冻设施。

(7)设置排水沟。

七、注浆系统试运转并对管路设备做耐压试验

说明：注浆系统安装后，应立即进行耐压试验，以便发现问题及时处理。

主要措施及要求如下：

(l)操作时应先打开回水阀，然后开泵，逐渐关闭回水阀，使整个管路逐步升压。

(2)斌压时需有安全措施。

八、钻孔冲洗与压水试验

说明：由于受注层钻进使用清水，易使岩粉沉淀后进入岩层裂隙、溶隙中。另外，裂隙、溶隙或溶洞内充填有黏土和黏泥，它们与水泥浆浆液或其他浆液不胶结，故须把它们冲洗掉或冲走，从而提高注浆质量和堵水效果。

压水试验压力值应视工程的具体情况确定，为便于成果分析对比，所采取的压力标准尽量一致。

主要措施及要求如下：

(1)下止浆塞前应冲洗受注层段，事先应测量漏失量，如失水量不大，应找出原因，必要时可采取刷孔、冲孔，加化学剂[ Na：CO，、NaOH、HCl（对灰岩段）]，甚至采用爆破方法等措施扩大裂隙或沟通裂隙、溶洞或巷道。

(2)冲洗前先测量注浆孔及邻孔水位，冲洗过程中也要观测邻孔水位，以了解孑L间串通或是否有水力联系。

(3)下塞前应测水位，下钻试探孑L探。

(4)止浆塞应下至受注层以上0.5-1.5 m处，尽量选在坚硬岩石、孔壁规则和无垂直节理处。

(5)压水过程中及压水后，应观测邻孔水位及下降速度。

九、造浆注浆

说明：注浆孔注浆一般有下列方式：自上而下分段注浆法（下行式）、自下而上分段注浆法（上行式）、综合注浆法、全孔一次注浆法（不分段）及钻孔孔口封闭注浆法。

由于我国煤矿水害主要为岩溶水，因此，浆液浓度多以稠浆为主。一般水泥浆或黏土水泥浆水灰比为1:1、0.9：1、0.8：l、0.7：1、0.6：1、0.5：1。

泵液扩散距离与注浆压力、浆液稠度、浆液初凝速庋、注浆材料、注浆方法、地下水流速、溶洞裂隙宽度及其形态，以及注浆孔穿过溶洞裂隙的部位等有关，因此，每项工程的浆液扩散距离应通过现场试验确定。在灰岩中注浆，扩散距离最远可达100 m，有的方向为零（无裂隙），一般为5 -20 m（松散地层例外）。

主要措施及要求如下：

(l)注浆段长度，一般长5-10 m，如受注层厚度小于10 m，则不分段。

(2) -般先注下游孑L，后注上游孔。

(3)注浆浓度，应遵循由稀到浓的原则，逐级改变，结束时又略变稀，初始浓度根据吸水率确定，见表7-2。

表7-2吸水率与初始浓度

(4)根据单位吸水量和岩石裂隙率，应对每一注浆段的浆液注入量作出估算，与实际注入量比较，以判断浆液充填的范围或距离，一般采用下式进行计算：

V=AHπR² nB (7-1)

式中V-本段浆液预计注入量（可按水灰比0.75：1考虑），m³；

A-浆液消耗系数，一般取1.2~1.3；

H-一注浆段岩溶裂隙层厚度，m；

R-浆液有效扩散半径（距离），m；

n――岩溶裂隙率，%；

B-浆液充填系数，为0.7 -0.9。

(5)当注浆压力保持不变，吸浆量均匀减少时，或当吸浆量不变，压力均匀升高时，注浆工作应持续下去，一般不得改变水灰比。

(6)注浆前后及注浆时必须观测邻孔的孔深及水位变化，以判断钻孔是否窜浆，便于及时处理。

(7) -般注浆工作必须连续进行，直至结束。

(8)注浆孔段注到最浓一级浆液，仍不升压（吸浆不减），甚至采用间歇注浆也仍无升压显示时，或单位吸水量大于10 U(min．m-m)，同时是较大溶洞、裂隙或破碎带时，可注砂、碎石、石碴等骨料。

注浆结束标准如下：

(1)结束压力，可随注浆深度增加而增大，一般取大于含水层静水压力的2倍，也可按下式计算：

P=P_H +9.8 x10 ^-6HΡ (7-2)

式中 P-有效全压力，MPa；

P_H -孔口压力，MPa；

H一计压点以上浆液柱高度，m；

Ρc――浆液密度，kg/rri3。

(2)结束吸浆量一般为20 - 60 L/min，越小越好。

十、观测与记录

说明：观测记录泵压、孔口压力、泵量及浆液浓度，借以判断注浆是否正常，是否跑浆或堵塞管路或接近注浆结束。

主要措施殁要求如下：

(1)用流量计观测钻孔受注层段的吸浆量或用液面下降及计量直尺、浮标指示器观测泵的吸浆量。

(2)观测吸浆量的同时，观测泵压及孔口压力。

(3)根据泵压、孔口压力及吸浆量的观测和记录，判断是否正常进浆，是否跑浆或接近注浆结束。

十一、注浆结束后压水

说明：掌握好这一工序，有利于保证注浆质量，防止堵管、堵孔，从而充分发挥注浆孔的作用。这种压水分间歇压水和结束压水两种情况。

主要措施及要求如下：

(1)间歇压水目的是保留再次注浆的条件，而又不冲刷已注入的浆体。压水量一般

不宜太大或太小，多为注浆管路（含钻孔）容积的4倍左右。

(2)结束压水是指注浆段已达结束标准，在准备起拔套管前，为防止堵管和提管后的喷浆而进行的工序。一般以压人注浆管路容积1-2倍的水量为宜。

十二、关孔口阀，拆洗孔外注浆管路及设备等

说明：注浆结束后压水，必须关闭孔口阀门，待孔内压力消失后方可打开。

主要措施及要求如下：

(1)关闭时间一般达4h，待水泥初凝后，方可慢慢启动，放气放水查看情况。

(2)孔外注浆系统须及时清洗检查；冬季放尽积水，或包孔防冻。

十三、打开孔口阀，提取止浆塞或再次注浆

说明：正确分析孔内情况，防止埋住注浆管。无埋管危险，可不提止浆塞，再次注浆（复注）；有埋管危险应及时提塞冲管，再次扫孔复注。

主要措施及要求如下：

(1)如发现止浆塞有返浆可能，应及时打开孔口阀观察动静。无严重喷浆现象，即可提出止浆塞。

(2)无埋管危险，可待水泥初凝后，打开孔口。

(3)如是间歇注浆，不论喷浆与否，可立即再次注浆。

十四、封孔

说明：已达到注浆结束标准的注浆孔，必须全部封孔。

主要措施及要求如下：浆液初凝后，应下钻探测封孔深度，达不到要求者，需重封。

十五、分析检查注浆效果

说明：检查注浆效果的方法有注浆前后压水试验对比；观测已注孔岩芯是否有注浆体充填；注浆时及前后，邻孔、观测孔水位变化；注浆前后放水试验的漏水量、钻孔水位对比；注浆莳后钻孔无线电波透视。

主要措施及要求如下：

(l)进行放水试验，检查矿井漏水量是否减少。

(2)为防止已封堵的出（突）水点第二次突水，对关键部位应打检查孔，注浆加固。

(3)应在下列地段打检查孔：①地质条件复杂地段，如岩石破碎，有洞穴或构造破碎带，或单位吸水量大的地段；②注浆施工实践结果与设计出入较大的地段，或主要水源通道地段；③注浆过程中，曾出现过事故或注浆质量较差的地段。