一种应用化学浆液对竖井井筒实施注浆堵水的方法

摘要

本发明提供了一种应用化学浆液对竖井井筒实施注浆堵水的方法，主要包括如下步骤：（1）在注浆孔处安装孔口管、高压球阀、注浆管路及注浆泵等设备；（2）打开高压球阀，通过注浆泵向注浆孔内注入水泥浆液；（3）在注浆泵上连接混合器，将脲醛树脂与草酸溶液通过两根管路分别同时注入混合器，在混合器内混合后再通过注浆泵注入注浆孔内；（4）关闭高压球阀，静置10-24h使注浆孔内的浆液凝固，然后拆下高压球阀，换孔注浆。本发明方法堵水效果好，可实现导水微裂隙的有效封堵；操作简单，成本低。

说明书

技术领域

本发明属于矿井维护技术领域，涉及一种应用化学浆液对竖井井筒实施注浆堵水的方法。

背景技术

在矿井采矿作业中，主矿井一般是竖井结构，由于矿井周围岩体经常遇见透水导水层，地下蕴存的大量裂隙水会随着作业面不断渗出，严重情况下全井筒都有渗漏水，尤其在井筒经过的几个断层处均有集中涌水，而且断层处涌水量大、水压高。若井筒渗水进和涌水得不到有效封堵，势必严重恶化主井设备的运行环境，也严重影响生产能力的发挥。

目前，国内针对矿井井筒渗水问题，主要是通过在井筒筒壁以一定布置方式密集开设注浆孔，然后向注浆孔内注浆堵水。现有的注浆堵水技术多以传统的普通水泥浆液为主要注浆浆料，而水泥浆液由于粒径较大只能将大的裂隙导水通道堵住，微裂隙仍然不能有效封堵，如果井筒深度大，且井壁没有采用防渗混凝土，那么由于静水压力较高会导致水不断地从围岩裂隙渗出，继而通过井壁混凝土的毛细孔隙渗到井壁上，因此使用新材料并配以合理的方案进行壁后注浆是解决井筒渗水、涌水的一个有效途径。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种封堵效果好且成本低的应用化学浆液对竖井井筒实施注浆堵水的方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种应用化学浆液对竖井井筒实施注浆堵水的方法，包括如下步骤：

（1）在注浆孔孔口安装孔口管，在孔口管管口安装高压球阀，将高压球阀与注浆管路相连接，将注浆管路另一端连接注浆泵；

（2）打开高压球阀，通过注浆泵向注浆孔内注入水泥浆液，至注浆孔内浆液压力达到4-5MPa时停止注入水泥浆液；

（3）在注浆泵上连接混合器，将脲醛树脂与草酸溶液通过两根管路分别同时注入混合器，在混合器内混合得到的化学浆液再通过注浆泵注入注浆孔内，当注浆孔内压力达到10-13MPa时控制注浆速度，使注浆孔内浆液压力在10-13MPa下保持5-10min，停止注入化学浆液；

（4）关闭高压球阀，静置10-24h使注浆孔内的浆液凝固，然后拆下高压球阀，换孔注浆。

进一步地，步骤（2）中，水泥浆液的水灰比为1:0.65-0.8。

进一步地，步骤（3）中，脲醛树脂与草酸溶液的体积混合比为1：0.2-0.3。

进一步地，步骤（3）中，草酸溶液的质量浓度为40-60%。

本发明注浆材料的选取：

常规的注浆堵水只采用普通水泥，水泥不溶于水，而且普通水泥的颗粒较大，因此不能有效地封堵围岩中的导水微裂隙，堵水效果有限。本发明所用的化学浆液以脲醛树脂为主，脲醛树脂是一种性能较为优良的流体注浆材料，它还是一种水溶性树脂，在酸性条件下能迅速凝固成有一定机械强度的固结体，脲醛树脂的粒径是水泥的0.01倍，可注入0.01mm的微细含水裂隙和孔隙中，其抗压强度可达70MPa，是水泥的2-3倍，在物理性能（粘度、胶凝时间、聚合特点等）、强度性能（粘结强度：1.7-3.7MPa，固沙强度：1.2-9.5MPa）及高渗透性等方面可以满足固沙防渗及孔隙水封堵的要求；而且脲醛树脂稳定性较好、挥发性较低、析水程度小，其浆液固化后形成的固结体对混凝土井壁和钢筋无腐蚀性；草酸具有微膨胀性能，为脲醛树脂的固化提供酸性条件，而且加入草酸溶液可使注浆结束后注浆孔内形成的凝固体发生微膨胀，从而不会因凝固体收缩产生复出水，并且其使用效果较为稳定。

步骤（3）中， “注浆孔内压力达到10-13MPa时控制注浆速度，使注浆孔内浆液压力在10-13MPa下保持5-10min，停止注入化学浆液” ，以上压力值的设定原因是考虑到井壁的最大承受压力，压力太大容易压坏井壁，而压力太小容易导致注浆不彻底，经实验，注浆压力达10-13MPa，注浆效果最好。

另外，步骤（3）中，脲醛树脂呈流体形态，由于脲醛树脂与草酸溶液相互混合后在静置状态下会迅速凝固，故需要通过两根管路先分别注入混合器，然后在混合器内混合后迅即由注浆泵注入注浆孔内，防止脲醛树脂与草酸溶液在注浆前混合凝固。此外，脲醛树脂在注浆孔内与草酸溶液溶液混合后在数秒至数分钟内即可达到初凝，

    本发明的有益效果在于：堵水效果好，可实现导水微裂隙的有效封堵；操作简单，成本低。

具体实施方式

一种应用化学浆液对竖井井筒实施注浆堵水的方法，包括如下步骤：

（1）在井筒筒壁上密集开设注浆孔，在注浆孔孔口安装孔口管，在孔口管管口安装高压球阀，将高压球阀与注浆管路相连接，注浆管路另一端连接注浆泵；

（2）打开高压球阀，通过注浆泵向注浆孔内注入水泥浆液，至注浆孔内浆液压力达到4-5MPa时停止注入水泥浆液，其中，水泥浆液的水灰比即加入水与水泥的重量比为1:0.65-0.8；事实上，在注浆孔内的浆液压力达到4-5MPa时，水泥浆液难以再注入注浆孔内；注浆孔内浆液的压力则由连接在注浆泵上的压力表测定，以下浆液压力值测定同；

（3）在注浆泵上连接混合器，将脲醛树脂与草酸溶液通过两根管路分别同时注入混合器，在混合器内经混合得到的化学浆液再通过注浆泵注入注浆孔内，当注浆孔内压力达到10-13MPa时控制注浆速度，使注浆孔内浆液压力在10-13MPa下保持5-10min，停止注入化学浆液；其中，脲醛树脂与草酸溶液的混合比为1：0.2-0.3；

（4）关闭高压球阀，静置10-24h使注浆孔内的浆液凝固，然后拆下高压球阀，换孔注浆。

将本发明方法应用于金川集团公司850m中段开采工程的上盘主井，该井井口标高1797.6m，井底标高697m，在注入化学浆液前先后经历了7次普通水泥浆液注浆，但出水量仍然高达62.26m³/h，在原注浆孔基础上采用本发明注浆方法后720米水平以上（箕斗配重以上段）出水量不大于8m??/h；720米水平以下出水量不大于10m??/h，合计出水量不大于18 m??/h。说明应用本发明方法在井筒堵水上取得了良好的效果。