5.4 井筒注浆

5.4.1 立井井筒穿过预测涌水量大于10m³/h的含水岩层或破碎带时，应采用地面预注浆或工作面注浆法进行堵水或者加固。注浆前，应编制注浆工程设计和施工组织设计。 5.4.2 距地表小于1000m的裂隙含水岩层，当层数多、层间距又不大时，宜采用地面预注浆法施工。
5.4.3 浆液品种的选择应适应受注岩层的渗透性。当含水岩层的裂隙开度大于0.15mm且水流速度小于200m/d时，宜用水泥浆液或黏土水泥浆；当含水岩层的水流速度大于200m/d或裂隙开度大于5mm且吸水量大于7L/（min·m）时，宜用水泥-水玻璃浆液或黏土-水泥浆。遇有溶洞，可先灌注岩粉、砂石等惰性材料。
5.4.4 预注浆孔的数量宜为4个～8个，孔位距井筒荒径不宜小于1.0m。后钻的孔位、角度应根据已钻的钻孔进行调整，应使各钻孔在相同的注浆深度内呈相对均匀分布。
5.4.5 定向钻孔注浆与冻结工程等平行作业时，应符合下列规定：
    1 应编制定向孔轨迹设计和钻孔布置专项设计；
    2 注浆孔与冻结孔最小距离应大于6m；
    3 需冻结段与注浆段交叉共同封水，其交叉段长不应小于15m；
    4 需直孔注浆段与S形定向注浆孔交叉共同封水，其注浆封水交叉段长不得小于10m。
5.4.6 注浆孔的深度应超过所注含水层底板以下10m。当井筒底部位于含水层中时，终孔的深度应超过井筒底部10m。
5.4.7 注浆钻孔每隔40m应测斜1次，钻孔的偏斜率不应大于0.5%。注浆钻孔落点在相同的注浆深度应相对均匀。
5.4.8 注浆前的准备工作应符合下列规定：
    1 注浆孔钻成后，应用清水冲孔，并应直至返清水为止；当裂隙小且冲孔效果不好时，应采用抽水洗孔；
    2 整个注浆管路系统压水试验的压力宜为注浆终压的1.2倍～1.5倍，试压的持续时间不应少于15min；
    3 对钻孔进行压水试验，应检查止浆塞的密封效果和测量钻孔的吸水量，并应作为确定浆液品种、配比或浓度、泵压、泵量的依据；
    4 正常注浆段压水时间宜为10min～20min，复注注浆段压水时间宜为20min～30min；流量应由小逐渐增大，应选择2个～3个压力值的流量，每个压力值压水时间不应少于10min；
    5 冬季注浆施工时，注浆站和地面输浆管路应采取防冻措施。
5.4.9 采用止浆塞分段注浆时，可采用上行式注浆、下行式注浆或上行与下行混合式注浆。注浆段高可按表5.4.9的规定取值。 5.4.10 预注浆材料宜按下列规定选用：
    1 注浆宜采用普通硅酸盐水泥，强度等级不宜低于42.5；水玻璃模数宜为2.4～3.4；黏土塑性指数不宜小于10，粒径小于0.005mm的黏粒含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有机物含量不宜大于3%；
    2 水泥浆液的浓度可按表5.4.10-1选用；
    3 水泥或水泥-水玻璃浆液注入量可按表5.4.10-2选用；
    4 对水泥-水玻璃浆液，水泥浆的浓度宜为0.6∶1～1∶1，水玻璃浓度宜为35°Bé～42°Bé，水泥浆与水玻璃的体积比宜为1∶1～1∶0.4；
    5 黏土-水泥浆液的配合比应根据现场试验确定，其中，黏土浆的密度宜为1.10×10 ³kg/m³～1.24×10 ³kg/m³，水玻璃加入量宜为10L/m³～40L/m³，水玻璃浓度宜为35°Bé～42°Bé，水泥加入量宜为100kg/m³～300kg/m³；
    6 水泥-水玻璃浆液的凝胶时间可按本标准表5.4.10-3取值，配合比应根据现场试验确定。 5.4.11 预注浆的参数应按下列规定取值：
    1 浆液的有效扩散半径宜为8m～12m。
    2 注浆终压应符合下列规定：
        1）岩帽段注浆终压值应大于静水压力值的1.5倍；
        2）注浆段水泥或水泥-水玻璃浆液的注浆终压值应为静水压力值的2倍～4倍；
        3）注浆段黏土-水泥浆注浆终压值：对孔深不大于400m的注浆段终压值，应为静水压力值的2.5倍～3倍；对孔深大于400m的注浆段终压值，应为静水压力值的2倍～2.5倍。
    3 浆液注入量可按下式计算： 式中：Q——浆液注入量（m³）；
           A——浆液消耗系数，取1.2～1.5；
           R——浆液有效扩散距离（m）；
           r——注浆孔布置圈半径（m）；
          H——注浆段高（m）；
          n——岩层平均裂隙率；
          B——浆液充填系数，取0.9～0.95；
          m——浆液结石率，取0.85。
5.4.12 注浆的操作过程应符合下列规定：
    1 对注单液水泥浆，当连续注浆0.5h不见升压或吸浆量不下降时，应提高浆液浓度；当水灰比小于1.0时，每个浓度级可连续注入40min～50min后再提高浆液浓度；当双液浆液持续注浆20min不升压时，应及时调整浆液浓度与凝胶时间；
    2 对黏土-水泥浆，当连续注浆4h不升压时，可按浆液配比提高黏土浆黏度、增加水玻璃用量、增加水泥加入量的顺序采取调整措施；
    3 当注浆中断时间超过浆液凝胶时间时，应在浆液凝胶前把浆液从管路系统中排出，并应将全部管路系统用清水冲洗干净；
    4 注浆过程中，发现压力骤然上升或浆液耗量突增，应立即停注，应查明原因并处理后再恢复注浆。
5.4.13 地面预注浆结束的标准应符合下列规定：
    1 对水泥浆注浆，当终量为50L/min～100L/min及注浆压力达到终压时，应继续以同样压力注入较稀的浆液20min～30min后，再停止该孔段的注浆工作；
    2 对水泥-水玻璃浆液注浆，当终量达到100L/min～120L/min及注浆压力达到终压并保持稳定10min后，可结束该孔段的注浆工作；
    3 对黏土-水泥浆浆液注浆，当终量小于250L/min及注浆压力达到终压时，经稳定20min～30min后，可结束该孔段的注浆工作；
    4 注浆施工结束的注浆效果宜采用压水检查方法，可选取最后施工的注浆孔作为检查孔，测定注浆段的剩余漏水量应符合设计要求。 5.4.14 井筒穿过的基岩含水层赋存较深，或含水层间距较大，中间有良好隔水层时，宜采用工作面预注浆法施工。
5.4.15 工作面预注浆前，应通过被注的含水层钻超前检查孔，核实含水层实际厚度与含水量。
5.4.16 工作面预注浆的段高宜为30m～50m，可采用下行式注浆或孔内下止浆塞，一次或多次注完全部含水层。工作面预注浆的钻孔数，应根据实际情况确定；钻孔应沿井筒周边布置，并应与岩层节理、裂隙相交。
5.4.17 工作面预注浆应在含水层上方预先浇筑混凝土止浆垫。采用浇筑混凝土止浆垫，应符合下列规定：
    1 混凝土止浆垫的施工宜与井壁一同浇筑，并应对井壁混凝土强度进行验算；不能与井壁一同浇筑时，应根据实际情况制订专项措施单独施工，并应对止浆垫混凝土强度进行验算；
    2 孔口套管宜用预埋法布设位置、角度、数量，并应采用早强水泥固牢，应待套管固结后进行抗压试验，试验压力不应小于工作压力的1.2倍；
    3 混凝土止浆垫的厚度应根据注浆压力计算确定；
    4 在工作面有涌水的情况下浇筑止浆垫时，应铺设0.5m～1.5m厚的碎石滤水层，并应安设集水盒、排水管与注浆管；当混凝土止浆垫达到强度后，应经注浆管注浆封闭涌水；
    5 井筒遇到含水层、断层或工作面涌水量突增，采取强排水或直接堵漏法处理无效时，应待井筒涌水上升到静水位，再在水下灌筑止水垫，水下灌筑混凝土止水垫应连续进行，止水垫的厚度应均匀；
    6 工作面预注浆应采取防止井壁破裂的措施。
5.4.18 工作面注浆的深度大于700m的井筒，其注浆段黏土-水泥浆注浆终压值应为静水压力值的1.5倍～2.0倍，其他参数可按本标准第5.4.10条、第5.4.11条的规定取值。
5.4.19 注浆站设在地面时，井上、井下应有可靠的通信联系。
5.4.20 注浆与制浆的工作人员应佩戴防护眼镜和口罩，水泥搅拌房内应采取防尘措施。
5.4.21 工作面直接堵漏注浆可采用手持式或架式凿岩机钻孔，钻孔的数量、角度及深度应根据含水层的裂隙状况确定。
5.4.22 井筒内应设置排水泵，钻注浆孔前应先钻超前探水孔；钻孔前，应安装具有防止突然涌水的孔口管。
5.4.23 直接堵漏注浆孔的深度应始终超前掘进进尺2m以上。凡遇有涌水的钻孔，应进行注浆堵水。
5.4.24 注浆压力与浆液浓度应符合下列规定：
    1 注浆终压不宜小于静水压力的2倍～4倍；
    2 浆液浓度、材质、凝结时间、注入量等应根据不同条件进行选择，水玻璃的模数宜为2.4～2.8，水泥浆与水玻璃的体积比宜为1∶0.6～1∶0.3。
5.4.25 工作面注浆结束的标准应符合下列规定：
    1 各注浆孔的注浆压力达到终压，注入量应小于30L/min～40L/min；
    2 直接堵漏注浆，应达到各注浆孔的涌水已封堵、无喷水，且涌水量应小于施工设计要求；
    3 每个注浆孔注浆结束，宜复钻检查，涌水量应小于1.0m³/h；
    4 应在井筒内涌水量最大的两个钻孔附近和井筒中心，各打一个检查孔，单孔涌水量应小于1.0m³/h。 5.4.26 建成后的井筒或正施工的井壁段，符合下列情况之一时，均应进行壁后注浆处理，并应采取防止井壁破坏的措施：
    1 深度小于600m的井筒，漏水量超过6m³/h；
    2 深度大于600m的井筒，漏水量超过10m³/h；
    3 井壁有集中漏水，漏水量超过0.5m³/h的出水点的情况。
5.4.27 壁后注浆的工艺和材料应根据井壁结构、质量、漏水特征与壁后地质、水文地质条件等因素，经技术经济分析确定。
5.4.28 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，宜采取由上往下逐段注浆，每个分段内宜先由下往上注浆，再由上往下复注1次。
5.4.29 壁后注浆孔的布置应符合下列规定：
    1 注浆孔的数量应根据堵水需要选定，在含水层上下界面位置或裂隙含水层中的注浆孔宜加密；
    2 注浆段壁后为冲积层时，注浆孔的深度应小于井壁厚度200mm；双层井壁，注浆孔应穿过内层井壁进入外层井壁，进入外层井壁深度不应大于100mm；当注浆孔穿透井壁注浆时，应制订专项安全技术措施；
    3 漏水的井筒段壁后为含水岩层时，注浆孔宜进入岩层1.0m以上；
    4 井壁漏水量较大的基岩段井筒，宜布设导水孔和泄水孔。
5.4.30 壁后注浆的压力宜大于静水压力0.5MPa～1.5MPa，在岩石裂隙中的注浆压力可适当提高。
5.4.31 井上、井下均应有通信设施，升降注浆作业吊盘或工作盘时，应得到值班人员的允许。
5.4.32 井筒内进行钻孔注浆作业时，作业点下方不得有人。注浆中应观察井壁，发现问题应立即停止作业，并应及时处理。
5.4.33 钻孔时应经常检查孔内涌水量和含砂量。涌水量较大或涌水中含砂时，应停止钻进并及时注浆；钻孔中无水时，应及时严密封孔。
5.4.34 注浆管露出井壁的管端与提升容器之间的间隙，应符合现行《煤矿安全规程》的有关规定。
5.4.35 壁后注浆结束的标准应符合下列规定：
    1 各注浆孔的注浆压力应达到设计压力；
    2 各注浆孔的涌水应已封堵、无喷水，且其涌水量应小于施工设计要求。