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摘要:結合龍門煤礦注漿堵水工程，通過對注漿系統進行分析，探討極復雜條件下在注漿混合漿液配比中添加粉煤灰、“工業鹽+三乙醇胺”或鋸末保證注漿效果，對龍門煤礦成功治水意義重大。

關鍵詞:注漿堵水;混合漿液配比;漿液黏度;漿液結實率;漿液抗壓強度

龍門煤礦為低瓦斯礦井，水文地質類型為極復雜型，礦井正常涌水量799m3/h，最大涌水量901m3/h。2016年5月10日，龍門煤礦2003巖中巷22#鉆場段出水，經取水樣分析，出水水源為寒武系灰巖水，礦井進行保護性停產。2017年5月，委托鄭州祥隆地質工程有限公司進行地面治水任務。

1研究目的

隨著龍門煤礦堵水工程的科學、有效開展，在出水點區域注6－1分支孔揭露縱向隱伏構造，灰巖溶隙極其發育、導水通道極為暢通，導致注漿量大大增加。在此期間，為保證注漿效果，提出了對“極復雜水文地質條件下混合漿液配比”的研究課題。

2本課題研究內容

(1)在極復雜條件下混合漿液配比中添加粉煤灰，保證注漿效果。(2)加入粉煤灰、“工業鹽+三乙醇胺”、鋸末用量對注漿效果的影響。(3)在注漿堵水工地成功使用混合漿液帶來的效益。

3注漿工程

注漿工程主要設備采用二次射流攪拌制漿系統，具有較高的機械化、自動化程度，可進行連續制漿注漿且制漿量大(單套系統制漿量可達15t/h)，主系統包括七大部分，分別為供電、供水、供儲灰、制漿、注漿、輸漿、止漿。3．1注漿工程量根據礦井出水水源、出水層位及出水形式，計劃該注漿堵水工程需注骨料約1000m3(砂子和石子各500m3)，注水泥30000t，按比例添加三乙醇胺及工業鹽。3．2技術要求(1)單孔注漿段結束標準為鉆孔注漿達到設計終壓，且穩壓不低于30min。

(2)工程整體竣工標準為施工檢驗孔無較大漏失量，且注漿量小于50t，經礦井井筒抽水實驗，出水點水量小于50m3/h。

(3)根據單孔抽水實驗及鉆孔漏失量決定注漿材料及配比。

4混合漿液配比

4．1實驗目的

龍門煤礦治水工程采用地面施工鉆孔，利用注漿站注漿。工程注漿期間，要確保注漿的連續性，注漿時水泥漿濃度由稀到稠，注漿泵擋位由高擋位至低擋位，漿液流速由快至慢。在極復雜條件下，混合漿液配比的研究要在不同水灰比下，分別對水泥用量、粉煤灰用量(混合漿液中含工業鹽、三乙醇胺量)進行單一變量實驗和研究。水泥及粉煤灰混合漿液充填注漿方法是在特定的壓力下，利用施工鉆孔將混合漿液壓入地層空間內，使混合漿液產生物理化學變化，置換水體空間，最終達到封堵導水通道及加固含水層的作用。為了保證注漿效果的同時降低注漿成本，對混合漿液進行配比試驗。

4．2實驗結果和分析

本次試驗著重從混合漿液的黏度、結實率和抗壓強度進行分析研究。

(1)漿液黏度。混合漿液在流動時，液體分子之間會產生阻礙運動的內部摩擦力，摩擦力越大，漿液的黏度就越高。隨著黏度的增加，會直接影響漿液的擴散范圍、沉降速率、凝固時間。

(2)漿液結石率。當混合漿液析水率降低時，結石率會變高，隨之穩定變強，利于采空區或導水通道的注漿填充。

(3)漿液抗壓強度。受水泥和粉煤灰混合比例的影響，粉煤灰使用量逐漸增加時，混合漿液的抗壓強度會隨之降低;水灰比適量增加時，混合漿液的抗壓強度會隨之降低。本次混合漿液配比試驗，稠度凝結時間采用上海璐達實驗儀器有限公司生產的稠度凝結時間測試儀(儀器符合GB3350．6的規定)，儀器試棒下端為試針式。凝結時間用人工測試方法，分別對不同水灰比情況做凝固時間和抗壓強度的實驗對比。相同水灰比條件下，當粉煤灰替代水泥比例增加時，混合漿液凝固后的抗壓強度降低;混合漿液粉煤灰使用量相同條件下，水灰比適當降低時，混合漿液抗壓強度會逐漸減小。

(4)試驗效果分析。漿液配比研究對龍門煤礦治水工程注6－1孔(揭露大導水通道)的注漿具有很強的指導作用，漿液起始比重1．20t/m3～1．25t/m3，逐步提高至1．30t/m3～1．35t/m3。注漿期間鉆孔無上壓表現，且鉆孔揭露通道較為暢通，可添加粉煤灰。粉煤灰添加比例初始10%逐步提高，每注漿液500t為一階段，注漿壓力無變化條件下，逐漸加大粉煤灰添加量，最大注水泥與粉煤灰的比例可調整為1∶1。為保證漿液凝固效果及克服添加粉煤灰漿液凝固慢的特點，有比例添加鹽和三乙醇胺，比例是5‰和5。為逐步控制漿液擴散距離，漿液內添加鋸末，加入量50kg/h～75kg/h。在使用混合漿液注漿期間，必須密切觀察注漿壓力變化，在注漿起壓初期開始，停止添加鋸末、粉煤灰、工業鹽、三乙醇胺，保證注漿區域(出水點區域)水泥充填，提高注漿效果。2003巖中巷治水工程注6－1分支孔，裸孔段孔徑152mm，孔深538．33m，寒灰累注水泥9393t、鹽15659kg、三乙醇胺2752kg、粉煤灰900t、鋸末9510kg。鉆孔注漿上壓后，對鉆孔進行透孔檢驗，注漿效果良好，同時為礦井節約了大量的注漿材料的資金。

5主要結論及經濟效益

(1)極復雜水文地質條件下，加入適當比例的粉煤灰混合水泥漿液，可以在保證注漿效果的前提下，最大限度地節約成本。

(2)隨著粉煤灰用量的增加和水灰比的提高，漿體抗壓強度降低。因此，最大注水泥與粉煤灰的比例可調整為1∶1。

(3)極復雜水文地質條件下混合漿液配比研究為礦井防治水工作提供了參考依據，在今后注漿工程中使用混合漿液，可降低注漿成本、提高注漿效率、減少漿液不必要的擴散。

(4)龍門煤礦2003巖中巷治水工程注6－1分支孔注粉煤灰900t，按差價330元計算，單孔節約注漿材料費29．7萬元，添加其他注漿材料使注漿擴散半徑減小，提高漿液效率，減少材料浪費。

參考文獻:

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作者:吉哲 馮杰 康小雨 單位:永煤集團洛陽龍門煤業有限公司