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注浆堵水技术
摘要
我国煤矿水害影响矿山工程施工的进度和质量、恶化工人的劳动环境、增加矿井的排水设施及排水费用、给煤矿生产带来了不安全因素、严重者甚至发生淹井事故、造成生命和财产的重大损失。我国煤田水文地质条件复杂,目前我国约有18%待开采的煤炭储量受到较为严重的水害威胁,对其进行防治工作具有十分重要和十分迫切的现实意义。注浆堵水是矿井水防治的重要方法之一,具有减轻矿井排水负担,节省排水用电,降低吨煤成本,提高工效和质量,加固井巷薄弱地段,减少突水机率、延长矿井服务年限的明显优点。
本文对注浆堵水方法进行详细阐述,对注浆理论进行了深度剖析,并通过大量实例,现场情况,图文并茂的对注浆堵水技术进行深度解剖,让广大读者对注浆技术有一个全新的认识。
关键词
堵水,煤矿治水,注浆堵水,注浆方法,快速治水等。
绪论
所谓注浆堵水是指将注浆材料(水泥、水玻璃、化学材料以及黏土、砂、砾石等)
制成浆液,压人地下预定位置,使其扩张固结、硬化,起到堵水截流、加固岩层和消除水患的作用。
注浆堵水是防治矿井水害的有效手段之一,当前在国内外已广泛应用于井简开凿及成井后的注浆、截源堵水、减少矿坑涌水量、封堵充水通道、恢复被淹矿井或采区、巷道注浆、保障井巷穿越含水层(带)等。
注浆堵水在矿山生产中的应用方法有几种:
(1)井筒注浆堵水。
在矿山基建开拓阶段,井筒开凿必将破坏含水层。为了顺利通
过含水层或者成井后防治井壁漏水,可采用注浆堵水方法。按注浆施工与井筒施工的时间关系,井筒注浆堵水又可分为井筒地面预注浆、井筒工作面预注浆、井筒井壁注浆。
(2)巷道注浆。
当巷道需穿越裂隙发育、富水性强的含水层时,则巷道掘进可与探放水作业配合进行,将探放水孔兼作注浆孔,埋没孔口管后进行注浆堵水,从而封闭了岩石裂隙或破碎带等充水通道,减少矿坑涌水量,使掘进作业条件得到改善,掘进工效大为提高。
(3)注浆升压,控制矿坑涌水量。
当矿体有稳定的隔水顶底板存在时,可用注浆
封堵井下突水点,并埋没孔口管、安装闸阀的方法,将地下水封闭在含水层中。当含水层中水压升高,接近顶底板隔水层抗水压的临界值时(通常用突水系数表征),则可开阀放水降压;当需要减少矿井涌水量时(雨季、隔水顶底板远未达到突水临界值、排水系统出现故障等),则关闭闸阀,升压蓄水,使大量地下水被封闭在含水层中,促使地下水位回升,缩小疏干半径,从而降低了矿井排水量,可以缓和以致防止地面塌陷等有害工程地质现象的发生。
(4)恢复被淹矿井。
当矿井或采区被淹没后,采用注浆堵水方法复井生产是行之有效的措施之一。注浆效果好坏的关键在于准矿井或采区突水通道位置和充水水源。
(5)帷幕注浆。
对具有丰富补给水源的大水矿区,为了减少矿坑涌水量,保障井下安全生产之目的,可在矿区主要进水通道建造地下注浆帷幕,切断充水通道,将地下水堵截在矿区之外。不仅减少矿坑涌水量,又可避免矿区地面塌陷等工程地质问题的发生,因此具有良好的发展前景。但是帷幕注浆工程量大,基建投资多,因此,确定该方法防治地下水时应十分谨慎。
一注浆堵水技术
一、煤矿注浆堵水必要性分析
新中国建立几十多年的实践表明,注浆堵水技术是煤矿防治水最重要的手段之一。疏、堵结合已成为煤矿防治水的一个重要原则。许多条件下,疏是煤矿治水的根本,不疏就无法采煤或不能安全采煤,随时隐伏着水害威胁。但通过疏,一定要千方百计查明动水补给量及其进水边界或通道,创造条件进行截源堵水,这样既可大大节约排水费用,又可最大限度地减小对自然水环境的破坏程度。对那些间接充水含水层,通过堵就能防止或减轻水害者,必须坚决地堵,尽可能不疏排这些水;对已造成突水事故的直接或间接充水含水层,用强排方法恢复被淹矿井、水平或采区,往往既不经济也不安全。理想的防治水方案应该采取
“先堵后排”,待恢复矿井生产后再设法加以治理。通过堵首先可以降低矿井涌水量,同时也能查明具体的突水原因和条件,为以后的防治水工作积累资料,这种堵就成为“查治结合,治中有查,查中有治”的治理煤矿水害的一种手段。堵水,对煤矿来说具有重要的经济效益。现有统计资料表明,扬程lOOm,,矿井开采得愈深,扬程就愈高,每立方米的排水耗电也就愈大。一个采深500m的矿井,如有lm3/min的经常涌水量,,每1kW’(目前电价就更高了),。设备消耗折旧和人工管理费用还未计算在内。加上这些费用,每lm3/min的涌水,年排水费将高达30万元。
因此,尽可能减小矿井排水量,是矿井水文地质工作者的一项根本任务。此外,减小矿井涌水量,对保护日益紧缺的水资源、维护自然生态环境的平衡,具有极其重要的意义。一