注浆堵水工艺及施工

作者&投稿:系姣 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
井下注浆堵水材料的标准有哪些~

矿井注浆堵水技术 
  
     当涌水量很大,仅仅靠排水已不可能或有经济时,注浆堵截水源通道,然后再进行排水。 
注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中,使其扩散、凝固和硬化,从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性,达到封堵截断补给水源和加固地层的作用,是矿井防治水害的重要手段之一。目前,注浆堵水已广泛用于矿井井筒注浆,封堵突水点,恢复被淹矿井,井巷堵水过含水层或导水断层,帷幕注浆堵水截流,减少矿井涌水量、底板注浆加固防止突水等方面已取得良好的效果。     一、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。如山东肥城国庄矿、河南焦作演马庄矿等,都是先堵截水源而后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。如鹤壁鹿楼主、副井,新汶协庄主、副井,采取挂浆措施后,取得了良好的效果。 
    (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。如焦作九里山矿,北部隐伏露头区冲积层水补给八层石灰岩含水层涌人矿井,采取注浆措施后,矿井涌水量减少56 m3/'rain,lO年共节省排水电费近亿元,取得了显著的经济效益,使一个严重亏损的矿井得以扭亏为盈。     二、注浆工作程序     (一)注浆材料 
    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,选择材料可参考表4—2。 
 在一般情况下,凡是水泥浆能解决问题的尽量不采用化学浆,化学浆主要用于弥补水泥浆的不足,解决一些水泥浆难以解决的问题。当地下水流速为25 m/h时,采用单液水泥浆;当大干25 m/h时,采用水泥一水玻璃双液浆;用于底板岩溶、断层破碎带和动水注浆堵水及处理井下突水事故时,目前多采用先灌注惰性材料(如砂、炉渣、砾石、锯末等)充填过水通道、缩小过水断面、增加浆液流动阻力、减少跑浆,然后灌注快凝水泥一水玻璃浆液,再用强度较高的化学浆进一步封堵。     
(二)具体注浆工作步骤     1. 注浆段高和浆方式 
    注浆段高是指一次注浆的长度,可分为全段一次注浆和分段注浆两 种。前者是将注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,易出现不均匀扩散,影响注浆堵水效果。当注效果。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。我国经验数据是:极破碎岩层一般为5m~10m;破碎岩层为10m~15m;裂隙岩层为15m~30m;重复注浆可取30m~50m。 














    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。上行注浆优点是无重复钻进,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。     2.   注浆前压水 
    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,从而提高注浆质理和堵水效果。对于大裂隙,压水时间为10min~20min;中小裂隙,则需15min~30min或列长一些。重复注浆钻孔压水时间适当延长30min~60min。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进行。 
    (三)注浆参数 
    (1) 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少。据现场经验,岩深地层注浆,浆液平均扩散半径为10 m~15m,裂隙地层平均为4m~8m。 
    (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,注浆压力也不尽一样。有地区选用注浆压力为静水压力的2~3倍,有的则根据岩石裂隙采用合适的压力值。 
    (3) 浆液注入量。根据扩散半径和岩裂隙率进行粗略计逄,公式为 
                          Q=r2AHnβ                (4-2) 式中Q―――浆液注入量,m3;        r-―――浆液扩散半径,m;         n―――裂隙率,% 
       H―――注浆段高,m; 
       β―――浆液在裂隙内有效充填系数,0.9~0.95;        A――――浆液消耗系数,一般取1.2~1.3。 
   (4) 注浆结束标准。一般是用两个指标表示;一是最终吸浆量,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,故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80L/min,时间不少于30min即可。     三,突水点(口)注浆堵水 
    矿井因突水事故被淹没后,可以采取适当方法与措施,使其恢复生产获得新生,常用的方法有强排疏干法和注浆堵水法。强排疏干法,即利用大流量水泵(水泵排水量要大于矿井突水后的总水量)强行排水,追水至井底,然后采到相应措施恢复生产。它适用于突水点(口)动水量和含水层静储量均小,矿井排水设备及电力供应条件皆好,排水后对工农业和居民用水无影响等条件。注浆堵水法是指用各种方法和材料(水泥、水玻璃、化学材料等)堵塞井下突水点,增加突水点及其周围岩层和隔水层的强度,切断通道和水源,故又称突水点(口)注浆堵水。此法适用于突水点动水量大、突水点距地面深,井巷断面有限、不能安装大型排









水设备,突水点水源与工农业和居民供水属同一水源,排水后会引起水源地枯竭或产生环境水文地质问题时。突水点(口)注浆堵水,按注浆孔的们位置可分为先后排法和先排后堵法,我国淹没矿井恢复注浆堵水常用的是地面注浆先堵后排法。 
    (一)注浆堵水前的水文地质工作;  注浆堵水时应解决的问题是:井下突水点的具体位置在哪里,在什么部位注浆效果最好,根据什么原则布置勘探注浆孔,突水点堵水效果如何判断等问题。为了正确选择堵水方案,确保注浆钻孔能命中堵水的关键地点或部位和正确评价堵水效果,一般需进行下列水文地质工作: 
    (1)通过现有水文地质资料的整理分析、野外地质调查以及必在的突水点(口)注浆堵水补充勘探工作,查清突水点的位置,确定或判断突水水源、突水点附近断裂构造的确切位置和含水层间的对接关系、突水点地段内含水层的分布及它们之间的水力联系、各含水层岩溶裂隙发育程度及岩溶裂隙发育的主要方向; 
   (2)因地制宜地进行连通试验,测定地下水的流速、流向和地下水的水质与水温;    (3)布设地下水动态观测网,进行堵水前、堵水后和堵水过程中的动态观测,并编制注浆观测孔历时曲线和等水位(压)线图,以指导注浆工程和注浆效果评价; 
   (4)用钻孔和被淹矿井进行抽(放)水试验,了解各含水层与突水点(口)的水力联系情况;与注浆工程前后放水资料对比,评价堵水效果; 
   (5)注浆前每孔都要进行冲洗钻孔及压水试验,目的是冲洗岩层中空隙通道,利于浆液扩散并与围岩胶结提高堵水效果;通过压水试验计算岩层单位吸水量,了解岩层的渗透性,以选择浆液材料及其浓度与压力。 
   (二)突水点注浆堵水方案的制定 制定方案时应反复分析研究,在弄清水文地质条件等情况的基础上,对堵水工程作出正确布置,对堵水方法提出明确要求。 方案设计应包括如下内容; 
   (1)确定堵水范围、注浆层位和部位,注浆孔、观测孔检查孔数及其布置方式;    (2)确定注浆材料、注浆深度,划分注浆段、选 择注浆方式和止浆方法;     (3)确定注浆参数及质量检查和评价方法;  
   (4)选择钻探设备,确定钻孔结构与施工方法,确定主要安全技术措施(包括注浆操作规程)。 
   (三)施工注浆孔及注浆     1.勘探注浆孔及注浆 
    (1)应布置在井下突水点附近,围绕着突水点由内往外和由稀至密分批布置。其目的是根据探资料及时修改补充原设计,以达到提高堵水和加固底板的效果; 
    (2)根据地下水的流速、流量和流向,注浆孔应布置在来水方向上,在突水点或断层带附近应适当加密堵水钻孔,以便切断突水点补给来源,减少注浆堵水孔数; 
    (3)布置钻孔尽可能一孔多用,使之既是地质、水文地质勘探孔,又是试验孔、观测孔,同时还可作为注浆堵水孔; 
    (4)注浆间距应按当地的具体地质、水文地质条件与实际扩散半径(R)等因素确定。     2.注浆过程中的若干问题 
    (1)注浆层或段裂隙细小,钻孔单位吸水量小到中等的钻孔,一般耗浆量不大时,可采用连续注浆法,即自始至终连续不断地注浆,直到达到注浆设计结束标准。 
    (2)岩溶通道大、钻孔单位耗浆量大时,可采用间歇时间长短,主要依浆液达到初凝所需时间而定。间歇的次数以孔口压力上升快慢而定。当注浆孔口压力上升较快时,可改为连续注浆。每次停注后需冲入一定量清 水,以保持通道井口有致被堵塞。 
    (3)若发现邻孔有窜浆现象,应串连两孔同时注浆;若设备不足,依钻孔水位高低,









可在下游注浆孔压入清水保持通道能畅、上游注浆孔注浆的办法处理。 
    (4)注浆时,若通道中地下水流量汪、流速大时,只要浆液性能(水灰比)适宜,吸浆量大于通道中地下水流量1.5倍,注浆也可以成功;若通道流量大、流速小时,可用不易被水稀释的浆液,使用间歇注浆法注浆;若通道中流量和流速皆大,则可在注浆前设置比重较大固料,先将通道充填,然后注入速凝浆液。 
    3.注浆堵水效果的判断 
    当注入突水点及其周围的堵水材料固结封住突水通道后,则淹没矿蟛的水位将发生显著变化,地下水流的流动方向和水化学成分也相应发生变化,这些均可看成判断堵水效果的定性指标;定量指标是通过注浆前后的排水试验取得水量与降深关系的数据后,即可识别。 四、井下注浆堵水 
     井下注浆封堵突水点,主要是处理某些生产过程中发生和规模小的突水或恢复某个采区、工作面的生产工作。它的注浆堵水工作在井下进行,而且主要是对断层突水处理,主要方法是: 
    (1)用水闸墙挡水。当水突入巷道后,若水量较大,应采取紧急措施,在所掘巷道突水点以处地段,将水堵在巷道内;若水量不大时,可用水管将水导出,然后先择岩层比较完整处修筑水闸墙,待水闸墙修好后将管子的水门关闭,造成静水条件。 
(2)待封堵于巷道内的水停止流动后,在接近水闸墙的正常巷道内向断层出水点和和其接近的含水层打注浆孔,然后用高压注浆泵往钻孔里注浆,以封堵和加固突水点及其周围地层,同时切断补给水源。

注浆堵水是将水泥将或化学浆通过管道压入井下岩层空隙、裂隙或巷道中,使其扩散、凝固和硬化,从而岩层具有较高的强度、密实性和不透水性,达到封堵截断补给水源和加固地层的作用,是矿井防治水害的重要手段之一。
一、注浆堵水方法
注浆法的分类目前没有统一的标准,但一般有以下几种分类方法:
1 按含水岩土地层揭露前后进行注浆施工分类
(1) 预注浆:当井筒、巷道、硐室等构筑物在开凿前或开凿到接近含水层以前所进行的注浆工程,称之为预注浆。煤炭行业常见的有地面预注浆、工作面预注浆。预注浆法进行岩土堵水和加固,减少事故的发生。
(2) 后注浆:当井筒、巷道、硐室等构筑物掘砌以后,用注浆法治理水害和地层加固,称之为后注浆。
2 按注浆使用的浆液材料进行分类
(1) 水泥注浆:浆液材料以水泥为主,包括其它附加剂;
(2) 粘土注浆:浆液材料以粘土为主,包括粘土-水泥浆;
(3) 化学注浆:注浆材料以化学药液为主剂。
3 按浆液进入地层产生能量方式进行分类
(1) 压注浆:浆液用注浆泵输送,使浆液压入或渗透入受注地层,称为静压注浆;
(2) 高压喷射注浆:浆液利用高压泵输送,并通过特殊的喷嘴产生具有巨大动能的喷射流,切削地层,与土、砂颗粒搅拌混合、凝结称为高压喷射注浆。
4 按浆液在地层中运动的方式进行分类
⑴ 充填注浆:浆液充填大裂隙、洞穴等称为充填注浆;
⑵ 挤压注浆:依靠注浆压力迫使浆液在地层中压开各种各样的通道来挤入地层,浆液多呈现脉络状或树枝状固结,这种浆液可以使松软地层挤压密实,所以在地基加固中也称压密法;
⑶ 置换注浆:通过一定的方法把受注地层中的土、砂逼放出来,形成的空间用浆液充填,称之为置换注浆;
⑷ 高压喷射注浆,利用喷射流的动能进行注浆。
二、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。如山东肥城国庄矿、河南焦作演马庄矿等,都是先堵截水源而后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。如鹤壁鹿楼主、副井,新汶协庄主、副井,采取挂浆措施后,取得了良好的效果。
(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。

1.动水注砂石试验

静水注浆方案确立以后,小马村矿水闸墙施工尚需一定的时间。我们利用这段时间进行了流水试验、联通试验等。经查找,L2灰岩主要水流通道位于东部及北部;另外,在1986年1月19日完成10个钻孔以后进行了动水条件下堵水试验。根据钻孔吸水量(大于1.5m3/min)大小情况,分别对2、4、5、6、7、8、10、11、15孔灌注了砂石,共注入砂子203.4m3,直径0.3cm的石子288.5m3,直径0.5~1cm 石子81.70m3,共计573.60m3。全部注向L2灰岩。由于打钻过程中未见溶洞,使动水注砂石工作十分困难。于是在4月24日停止了动水堵水试验,在此期间中马村矿井筒排水量由125m3/min减少到85m3/min,水位标高-62m左右,水量减少的原因:一是枯水季节水量自动减少,二是所注砂石堵塞了部分过水通道所致。

2.静水注浆及其工艺

当小马村矿井下防水闸墙门打成,中马村矿井筒所安装的潜水泵停止运行,井筒水位上升,在1986年8月1日中马村井筒水位+64.8m,小马村矿西部水位+47.2m时,开始了突水点的静水注浆。截止至12月27日注浆全部结束,工期4个月27天,静水注浆阶段共注21个孔(9孔因不漏水,6孔距1、3、11孔较近未进行注浆),36个层段,进行了181次注浆,共注入水泥7833t,砂子2162.21m3,水玻璃(波美度25~30)76.65m3

(1)注水段的确定

23061工作面突水点注浆钻孔实见L8灰岩顶板至L2灰岩底板垂高65 m左右。石灰岩7层并贯穿以断层破碎带。为了消除各含水段之间由于压力差所造成的扩散不均匀,采用了分段注浆。原则上,南部L8灰岩与断层带为一段,L2灰岩为一段,北部L8灰岩为一段,断层破碎带与L2灰岩为一段。

(2)注浆施工顺序

由于施工力量所限,只能分期分批进行注浆。根据构造条件和联通试验结果,主要水流通道在北部和东部,抓住主要水流通道,切断L2灰岩的补给,这些钻孔是19、16、18、15、13、17、10、2等孔,然后逐渐全面铺开。

在注浆段的施工顺序上,原设计所有钻孔一直打穿L2灰岩,利用孔内止浆塞由下而上分段分次、间歇注浆。通过16、18两孔注浆,由于岩层破碎,浆液通过钻孔围岩裂隙串到止浆塞以上。在一次注浆之后,止浆塞起拔不动而出事故。为此,后来各孔均改成一次全段注浆后,自上而下分段透孔、分段注浆。

(3)浆液选择

由于突水点以东受冯营矿排水的影响,北部小马村矿西区水位尚未稳定,与中马村矿水位未取得平衡,L8灰岩水位向东、向北降落,形成水力坡度,地下水沿北东向缓慢流动,为了减少灰浆稀释,初期大泵量高浓度砂浆(灰砂比0.5~0.68,砂浆比重1.65~1.71 g/cm2,加入3%~4%水玻璃)进行灌注,充塞主要通道,争取早日将L2灰岩给水线切断。中期注以1.5~1.54 g/cm2的较稀液扩大扩散范围,后期用高压灌注比重1.7~1.74 g/cm2的灰浆加水玻璃3%~4%,提高凝结时间和结石体强度。

(4)注浆设备及工艺流程

在打钻过程中各孔虽未遇到溶洞,但岩石破碎,消耗量大,兼之控制面积大,注浆孔多,因而注浆量大;加上中马村矿停产,有剩余劳动力,灰浆搅拌是人工上料、一次搅拌(搅拌机)、二次搅拌;加砂系统是装载机铲砂、皮带转运机、二次搅拌,待砂浆混成后,由两台250/40注浆泵(泵量400~450L/min)送入钻孔,当孔口压力升到35~40kg/cm2后,下次注浆用镇江产的250/120高压注浆泵注水泥浆。250/120高压注浆泵的优点是无级变速,可以根据钻孔吸浆量的大小来调节注浆泵的泵量,从而满足注浆压力的需要。

(5)单孔注浆结束标准

注浆压力 23061工作面突水点标高约在-198m,L2灰岩水位+35m,承受水压28.3kg/cm2以下,在规定受注层段最终压力时一般取静水压力的1.5~2倍。此次注浆因突水点静水压力大,而且仅一道防线,为保证注浆质量,将单孔结束注浆压力定为60kg/cm2,孔口压力超过静水压力的2倍,加上浆液比重,受注层段压力达到静水压力的3~3.5倍。

注浆孔吸水量及吸水率 注浆孔注浆结束时,吸水量(泵量)不大于200L/min,单位吸水率小于0.05L/min·m,其计算方法:

河南省焦作煤田矿井水防治研究

这次注浆在计算实际单位吸水率时,注浆段高度仅采用了主要灰岩含水层的厚度,部分钻孔加上了断层带的厚度,此外的破碎裂隙段还未测定,不计算在内;另外,所选用的参数是最后一次注浆前压水试验的数据;也就是说,在压水试验后通过计算单位吸水率小于0.05L/min·m之后再注一次灰浆,因而安全系数是较高的。




防水注浆堵漏施工工艺
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钱广鼻渊: 一、施工准备 (一)作业条件 1.厨厕间楼地面垫层已完成,穿过厨厕间地面及楼面的所有立管、套管已完成,并己固定牢固,经过验收.管周围缝隙用1∶2∶4 豆石混凝土填塞密实(楼板底需吊模板). 2.厨厕间楼地面找平层已完成,标高符...

集安市13493121997: 混凝土注浆防水能不能堵漏? -
钱广鼻渊: 1 水溶性聚氨酯灌浆处理裂缝的工作原理当水溶性聚氨酯灌浆材料在压力作用下进入裂缝,与裂缝中存留的水或水汽相遇,通过水溶性聚氨酯催化媒介作用,即刻产生化学反应并膨胀,在很短的时间内形成密实的弹性胶凝体,堵塞裂缝,达到...

集安市13493121997: 堵漏的堵漏方法与施工工艺 -
钱广鼻渊: 背水反压堵漏法有注浆法和嵌缝法二种方法配套施工.先凿开隧道与水泥交界处的一周,将水泥凿成3.5*4.5的U型缝口和平面漏水处的每一个漏缝都成U型,清理漏水层表面,冲洗干净后,即使用速凝止水材料进行埋管、抽营、引水减流作业,...

集安市13493121997: 防水堵漏方法与施工工艺是怎样的?
钱广鼻渊: 堵漏方法与施工工艺 背水反压堵漏法有注浆法和嵌缝法二种方法配套施士.先凿开隧道与水泥交界处的一周,将水泥凿成3.5*4.5的U型缝口和平面漏水处的每一个漏缝都成...

集安市13493121997: 你有高压注浆防水堵漏施工与化学灌浆堵漏施工指导这方面的资料 -
钱广鼻渊: 博隆防水f高压注浆防水堵漏施工方案 一、渗水原因:大厦地下室面积为1200m2,地面混凝土70公分下有面积为1200m2,高为5-7公分的空间蓄水,由于结构的周围水位高,势力造成地下空间长时间蓄水,一是:引起地下室地面大面积渗水;...

集安市13493121997: 关于混凝土管堵漏 -
钱广鼻渊: 用面层法、注浆法、面层封闭注浆堵漏. 面层法:适用于结构的大面积渗漏水治理. 注浆法:根据渗漏水情况可在结构上布置注浆孔,可布点成梅花形、三角形或一字形,然后进行注浆处理,以在结构内部形成防水帷幕.此外, 面层封闭注浆:下管,然后用抗压密封剂大面积抹面,待防水涂层强度达到要求后,从注浆孔注浆堵水.

集安市13493121997: 煤矿立井井筒注浆封水方法有哪些 -
钱广鼻渊: 立井井筒的注浆堵水方案必须要有针对性.首先,立井的施工方法是普通法还是冻结法?出水段的岩性特征?井壁结构?施工工艺?等等都需要弄明白.然后根据出水量、井壁厚度、岩性等等制定堵水方案,开始施工.一般井筒施工队伍都有联系的注浆队伍,你可以让他们负责联系,做方案,谈价格,订合同.

集安市13493121997: 基坑堵漏方法 -
钱广鼻渊: 1、确定防水堵漏方案:堵漏前必须进行现场调查,摸清现场施工情况,分析渗漏水的原因,查清漏水部位、裂缝、裂纹或穿孔的宽度、长度、深度和贯穿情况,并了解雨天和晴天的漏水情况,测量漏水的流量与流速等,通过充分调查,正确拟...

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